可重構(gòu)模塊化機(jī)器人構(gòu)形設(shè)計(jì)理論及方法的研究.pdf

1、可重構(gòu)模塊化機(jī)器人系統(tǒng)是由一套具有標(biāo)準(zhǔn)連接接口的模塊組成，這些模塊能夠根據(jù)特定的任務(wù)要求而被快速的裝配成具有不同運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和動(dòng)力學(xué)行為的機(jī)器人構(gòu)型。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的工作環(huán)境與任務(wù)多變，需要采用能夠快速適應(yīng)任務(wù)的制造裝備與制造系統(tǒng)?？芍貥?gòu)模塊化機(jī)器人的特點(diǎn)恰恰滿足了現(xiàn)代化生產(chǎn)的這種需求，而且大大的提高了工作效率，降低了成本。本文就是基于這一點(diǎn)，對(duì)可重構(gòu)模塊化機(jī)器人的構(gòu)型設(shè)計(jì)方法與運(yùn)動(dòng)學(xué)作了相應(yīng)研究。 可重構(gòu)機(jī)器人的模塊劃分與模塊化平

2、臺(tái)的建立。首先本文利用面向功能的模塊劃分方法，對(duì)可重構(gòu)機(jī)器人進(jìn)行了模塊劃分，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人快速重構(gòu)性。并且利用基于對(duì)象的模塊表達(dá)方法對(duì)模塊的性能參數(shù)進(jìn)行了分類描述，在此基礎(chǔ)上利用MicrosoR Access建立起可重構(gòu)機(jī)器人模塊化平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。 構(gòu)形設(shè)計(jì)是可重構(gòu)機(jī)器人設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。本文對(duì)構(gòu)形設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了描述，建立了構(gòu)形設(shè)計(jì)的優(yōu)化模型；在構(gòu)形設(shè)計(jì)過程中采用了一種基于遺傳算法的機(jī)器人多目標(biāo)評(píng)價(jià)方法，通過實(shí)例計(jì)算證明了構(gòu)形設(shè)計(jì)方法的

3、有效性。在構(gòu)形的評(píng)價(jià)方面采用了基于遺傳算法的評(píng)價(jià)方法，避免了機(jī)器人設(shè)計(jì)過程中反復(fù)求逆解的困難。 運(yùn)動(dòng)學(xué)建模問題是可重構(gòu)機(jī)器人的主要內(nèi)容之一。對(duì)于正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的建立采用運(yùn)動(dòng)旋量的指數(shù)積公式。將模塊化平臺(tái)中各模塊建立相應(yīng)的變換矩陣，按照機(jī)器人構(gòu)形表達(dá)的裝配順序?qū)⒏髂K變換矩陣從基礎(chǔ)模塊開始依次相乘得正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。對(duì)于逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，根據(jù)推導(dǎo)出的正運(yùn)動(dòng)方程和微分運(yùn)動(dòng)學(xué)公式建立了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型，并用牛頓—拉普松迭代法得出逆運(yùn)動(dòng)學(xué)迭代公式