五自由度寫字機器人系統(tǒng)研究.pdf

1、機器人技術是當今高技術研究的一個重要方向，受到各國政府的普遍重視。經過60多年的發(fā)展，如今機器人已經成為工廠自動化生產線、柔性制造系統(tǒng)中必不可少的單元。
　　 本文針對鋼材表面的字符標記問題，設計制造了一臺五自由度寫字機器人，并以該機器人為研究對象，較深入研究了五自由度串聯(lián)機器人機械結構、正逆運動學、工作空間、速度雅克比矩陣、動力學及軌跡規(guī)劃問題。并對在空間平面、柱面以及球面的寫字問題做了詳細的理論分析。
　　 本文的研

2、究內容分為七章，各章內容概括如下:
　　 第一章，分析了國內外工業(yè)機器人的發(fā)展現狀及前景，介紹了機器人運動學、工作空間分析和軌跡規(guī)劃的現狀，最后簡要闡述了本文的研究目的、內容及意義。
　　 第二章，對機器人結構做了詳細的分析，并按照Pieper幾何準則設計制造了一臺五自由度機器人。在SolidWorks中建立了三維模型，并針對實驗樣機結構上存在的問題提出了合理的改進意見。
　　 第三章，采用D-H法建立了寫字機器

3、人連桿坐標系，推導了機器人的正運動學和逆運動計算公式。并用比較法選擇合適的一組逆解，隨后又求得了機器人速度雅克比矩陣。采用幾何法和數值法求得其工作空間大小，并分析了連桿長度和大臂關節(jié)安裝方式對工作空間大小的影響。利用拉格朗日方法建立了寫字機器人的動力學方程，然后將寫字機器人的連桿參數帶入該方程，分析其重力矩、慣性矩、哥氏力和離心力項對關節(jié)力矩的影響。
　　 第四章，基于定時插補在笛卡爾坐標系下對機器人的直線、圓弧插補做了深入的研

4、究，插補包含位置插補和姿態(tài)插補。并采用S型加減速方式進行軌跡規(guī)劃來減少運動沖擊。
　　 第五章，對機器人在空間平面、柱面以及球面的寫字問題做了理論分析。將平面文字向空間平面、柱面以及球面進行投影變換，求得相應的筆尖位姿變換矩陣。平面文字在向空間斜面和柱面投影變換時不存在失真，而向球面投影時則存在失真。
　　 第六章，對開放式控制系統(tǒng)結構進行了論述，利用固高運動控制卡與PC機搭建了寫字機器人控制系統(tǒng)。利用VB編寫了部分運動