自主輪式移動(dòng)操作機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、21世紀(jì)的到來也將機(jī)器人的發(fā)展引領(lǐng)到一個(gè)新的階段。自主移動(dòng)操作機(jī)器人逐漸成為研究新寵，它們被廣泛地應(yīng)用于各種場合，為人們的生活和生產(chǎn)提供服務(wù)與便利。
　　 本文以自主輪式移動(dòng)操作機(jī)器人為對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析、仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性和合理性。主要研究工作涉及了機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、有限元分析、動(dòng)力學(xué)仿真、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和工作空間仿真等幾方面內(nèi)容。
　　 首先，進(jìn)行了移動(dòng)操作機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)和

2、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。分析了移動(dòng)操作機(jī)器人的工作環(huán)境和任務(wù)，在此基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)機(jī)器人進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，細(xì)化到對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包含了控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和軟件架構(gòu)等。在對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)提出了要求之后，對(duì)移動(dòng)本體和操作臂分別進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算、選型，并設(shè)計(jì)了二者的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
　　 其次，完成了對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。建立了移動(dòng)本體的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，完成了車體坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換矩陣的推導(dǎo)；采用D-H法建立了操作臂的連桿坐標(biāo)系，導(dǎo)出

3、了相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并進(jìn)行了反向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解。
　　 最后，從結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了較為全面的合理性驗(yàn)證。其中靜力學(xué)分析主要針對(duì)移動(dòng)本體和操作臂的關(guān)鍵零件進(jìn)行，分析結(jié)果表明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案可行；利用ADAMS對(duì)操作臂進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真，通過對(duì)相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的后處理和分析，間接驗(yàn)證了操作臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型的正確性；利用MATLAB針對(duì)操作臂的正向和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和工作空間仿真。所有的分析和仿真結(jié)果證明了