排爆機器人操作臂機械系統(tǒng)設(shè)計及工作性能與作業(yè)規(guī)劃研究.pdf

1、當(dāng)今時代，世界各國爆炸恐怖襲擊事件時有發(fā)生，全球和平與發(fā)展受到重大威脅。由于恐怖爆炸活動隱蔽突發(fā)，爆炸技術(shù)手段變化無常，爆炸裝置形式多種多樣，反恐排爆技術(shù)日漸成為了世界難題，排爆裝備的研制同樣引起了世界各國的高度關(guān)注。排爆機器人是一種重要的排爆裝備的，可以代替人到不能去或不適宜去、有爆炸等環(huán)境中完成危險物排除等工作。目前，排爆機器人已成為機器人領(lǐng)域的重要研究對象。
　　本文結(jié)合排爆機器人操作臂的功能要求，提出了一種五自由度操作臂的

2、結(jié)構(gòu)方案，并對操作臂的機械系統(tǒng)進行了詳細的設(shè)計。設(shè)計過程中著重考慮了機構(gòu)的穩(wěn)定性與封裝性兩個因素，使操作臂更加符合產(chǎn)品要求。文中還設(shè)計了一種指間角度可調(diào)的三指夾持器，并對夾持器進行了詳細的介紹與功能描述。
　　基于D-H坐標(biāo)變換方法，對操作臂進行了運動學(xué)分析，建立了操作臂的正運動學(xué)與逆運動學(xué)方程。針對機構(gòu)的奇異位形的問題，推導(dǎo)了操作臂的雅克比矩陣，并應(yīng)用螺旋理論建立了局部雅克比方陣，求得了兩種不同類型的奇異位形。
　　針對路

3、徑點的便捷化輸入問題提出了一種基于X-Y-Z固定角坐標(biāo)系表示法的路徑點表示法。在此基礎(chǔ)上，模擬排爆作業(yè)任務(wù)，通過制定運動過程中的路徑點，并運用關(guān)節(jié)空間規(guī)劃方法對各個路徑段進行軌跡規(guī)劃，最后得到了關(guān)節(jié)空間軌跡函數(shù)與仿真曲線圖。
　　采用拉格朗日法對操作臂進行了動力學(xué)的理論分析，基于排爆作業(yè)任務(wù)規(guī)劃得到的關(guān)節(jié)運動規(guī)律，通過MATLAB進行動力學(xué)仿真運算，獲得了關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的力矩規(guī)律。結(jié)合驅(qū)動電機的性能參數(shù)，對之前規(guī)劃的關(guān)節(jié)運動軌跡做了