空間桁架用雙臂手移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)及控制仿真研究.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)是當(dāng)今機(jī)器人研究的熱點(diǎn)。隨著研究的不斷深入，人們要求機(jī)器人必須能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，具備一定的空間綜合運(yùn)動(dòng)能力。面向塔類、空間桁架等不連續(xù)介質(zhì)應(yīng)用環(huán)境提出的多移動(dòng)方式雙臂手移動(dòng)機(jī)器人能夠在地面行走、在空間桁架結(jié)構(gòu)中靈活自由的穿行、攀爬，本文就是基于這一構(gòu)想中的空間桁架內(nèi)移動(dòng)作業(yè)背景展開(kāi)研究的。本文的研究目的是為空間桁架和塔基結(jié)構(gòu)的檢測(cè)、維修工作環(huán)境下雙臂手移動(dòng)機(jī)器人作業(yè)提供運(yùn)動(dòng)學(xué)理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，其研究具有重要的理論意義和

2、實(shí)用價(jià)值。
　　本文總結(jié)、分析機(jī)器人手爪結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)型式和結(jié)構(gòu)，結(jié)合本研究室已有機(jī)器人手臂，進(jìn)行了機(jī)器人手爪的設(shè)計(jì)、加工制作，解決了機(jī)器人抓緊方型、圓柱型和角鋼型桁架桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，提高了機(jī)器人適應(yīng)多種空間桁架結(jié)構(gòu)的能力；此外，針對(duì)將要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求，設(shè)計(jì)了組合式空間桁架結(jié)構(gòu)。
　　分析并給出了八自由度空間桁架用雙臂手移動(dòng)機(jī)器人的末端手爪位姿確定方法、運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題的矩陣變換法，以及進(jìn)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解的基于偽逆陣的梯度投影法

3、和解析法、回避關(guān)節(jié)極限作業(yè)準(zhǔn)則。在機(jī)械臂回避窗口型障礙理論基礎(chǔ)上，進(jìn)行了機(jī)器人回避障礙桁架桿的避障分析；進(jìn)一步地，利用MATLAB語(yǔ)言進(jìn)行了雙臂手移動(dòng)機(jī)器人攀爬、避障分析程序設(shè)計(jì)，并給出了計(jì)算實(shí)例。
　　為驗(yàn)證理論分析的正確性并完成空間桁架內(nèi)雙臂手機(jī)器人移動(dòng)虛擬實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際研制的雙臂手機(jī)器人結(jié)構(gòu)，利用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)力分析軟件ADAMS進(jìn)行了雙臂手機(jī)器人3-D虛擬樣機(jī)和空間桁架環(huán)境設(shè)計(jì)和攀爬、避障運(yùn)動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)，得到了各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩?cái)?shù)