模塊化機(jī)械臂的設(shè)計及其控制的研究.pdf

1、傳統(tǒng)機(jī)器人一般是針對特定空間內(nèi)的特定任務(wù)對機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)型和運(yùn)動控制進(jìn)行設(shè)計的,它們往往具有固定的結(jié)構(gòu),這些固定結(jié)構(gòu)的機(jī)器人特點(diǎn)是低成本和高精度。然而這些傳統(tǒng)機(jī)器人一個普遍存在的缺點(diǎn)是不能夠適應(yīng)工作空間和工作任務(wù)的改變而改變自身的結(jié)構(gòu),并且在不同工作環(huán)境下完成不同工作任務(wù)有一定的局限性。模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的研究目的就是解決這些傳統(tǒng)機(jī)器人的諸如以上提到的各種缺陷問題。
　　本文在第一代旋轉(zhuǎn)模塊的設(shè)計基礎(chǔ)上針對其現(xiàn)存的缺點(diǎn)對旋轉(zhuǎn)模塊進(jìn)

2、行了結(jié)構(gòu)的改進(jìn),并對模塊化機(jī)器人的關(guān)節(jié)模塊進(jìn)行了研究。按照任務(wù)要求對模塊化機(jī)械臂進(jìn)行了構(gòu)型分析與設(shè)計,設(shè)計連接件并組裝6自由度機(jī)械臂和7自由度機(jī)械臂。實驗室最終目的是完成家用服務(wù)機(jī)器人的設(shè)計,因此本文設(shè)計機(jī)械臂構(gòu)型后也設(shè)計了一款機(jī)械手充當(dāng)機(jī)械臂的末端執(zhí)行器。
　　機(jī)械臂構(gòu)型設(shè)計完成后,本文對所設(shè)計的6-DOF模塊化機(jī)械臂進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析。運(yùn)動學(xué)逆解計算完成后針對其多解問題編寫了優(yōu)化選擇逆解算法程序,并在機(jī)械臂樣機(jī)上進(jìn)行了程序驗證。

3、同時,基于運(yùn)動學(xué)正解本文對6自由度模塊化機(jī)械臂做了運(yùn)動空間的Matlab仿真分析,結(jié)果與機(jī)械臂樣機(jī)的實際分析吻合。
　　本文對機(jī)械臂的抓取運(yùn)動進(jìn)行了關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃,將運(yùn)動軌跡按照起始點(diǎn)、提升點(diǎn)、下降點(diǎn)和終止點(diǎn)分為三段,并用多項式插值軌跡規(guī)劃算法對其進(jìn)行了軌跡規(guī)劃。
　　最后結(jié)合模塊化機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計了總體-分布式控制系統(tǒng)。上級主控機(jī)主要完成系統(tǒng)管理和各種復(fù)雜運(yùn)算功能。下級各關(guān)節(jié)模塊采用Copley驅(qū)動控制器,負(fù)責(zé)接收主