排爆機械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計與控制研究.pdf

1、近年來，國內(nèi)外恐怖主義大有抬頭趨勢，人民群眾的生命、財產(chǎn)安全受到嚴重威脅。反恐排爆機器人大有應(yīng)用前景。本文以排爆機器人系統(tǒng)中主要部件機械臂為研究對象，通過調(diào)研、分析國內(nèi)外同類產(chǎn)品，結(jié)合實際需求確定系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計出機械臂本體結(jié)構(gòu)與控制方案。并通過搭建實物驗證了設(shè)計的可行性。
　　本文首先通過D-H坐標(biāo)變換法建立了機械臂的運動學(xué)數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了正、逆運動學(xué)方程，并通過MATLAB程序與ADAMS進行運動仿真。
　　本文重點介

2、紹了機械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計。從爆炸物的種類和原理分析入手，綜合考慮多種因素，對機械臂的各個驅(qū)動關(guān)節(jié)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。從最先接觸目標(biāo)的夾持手爪開始，以模塊化的設(shè)計理念，從前至后依次設(shè)計了夾持手爪、手爪回轉(zhuǎn)、小臂關(guān)節(jié)、大臂關(guān)節(jié)和底座回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。繪制各個關(guān)節(jié)所受的剪力圖和彎矩圖，并選取驅(qū)動步進電機與蝸輪蝸桿減速機，完成了排爆機械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　本文還通過Abaqus有限元軟件建模、分析了機械臂中關(guān)鍵的受力零部件，進行強度校核與優(yōu)化，改善了底座轉(zhuǎn)

3、軸的受力情況?？偨Y(jié)了機械臂的三種工作模式，規(guī)劃搬運任務(wù)下的各個關(guān)節(jié)運行。通過SolidWorks進行零件總裝配，繪制二維零件加工圖紙，并通過Motion動力學(xué)仿真插件模擬搬運任務(wù)。推導(dǎo)了機械臂末端直線運動工作模式下關(guān)節(jié)所需控制量。
　　最后本文設(shè)計了機械臂的控制系統(tǒng)，對比了多種控制芯片，選用DSP28335作為主控芯片。詳細介紹了矩陣鍵盤輸入模塊、電機驅(qū)動模塊與電源模塊，選擇PID參數(shù)，優(yōu)化機械臂的閉環(huán)控制，編寫控制程序。并通過實