機(jī)器人機(jī)械操作臂的模塊化設(shè)計及其控制的研究.pdf

1、80年代以來,模塊化機(jī)器人一直是機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域的熱門課題之一.隨著機(jī)器人應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大,個性化需求日益增多,模塊化機(jī)器人的應(yīng)用空間將越來越廣.但隨之而來的問題是任務(wù)對象的千變?nèi)f化、工作空間的不同,加之模塊機(jī)器人的可隨意組合——即模塊機(jī)器人的拓?fù)潢P(guān)系、模塊關(guān)節(jié)及模塊連桿的無究組合,使模塊機(jī)器人的設(shè)計比一般的機(jī)器人要困難得多.因此,該文主要圍繞機(jī)器人機(jī)械操作規(guī)程臂的模塊化設(shè)計及其控制展開了研究.該文首先在發(fā)展和完善模塊化設(shè)計理論的基礎(chǔ)

2、上,探討了機(jī)械操作臂的模塊化設(shè)計原理,模塊設(shè)計手段以及三維造型在模塊化設(shè)計中的作用,并對模塊設(shè)計和模塊組合建立了一些準(zhǔn)則.在對機(jī)械操作臂模塊設(shè)計理論探討的基礎(chǔ)上,根據(jù)軸孔裝配任務(wù)對機(jī)器人機(jī)械操作臂的設(shè)計要求,即結(jié)構(gòu)簡單、運動靈活、易于控制、質(zhì)量輕等,通過對機(jī)械操作臂的選型、傳動方式的具體分析,確定了合理的傳動方案,成功在研制了一臺新型類人機(jī)械操作臂樣機(jī).針對冗余度機(jī)器人操作臂運動規(guī)劃存在計算量大等問題,該文基于軸孔裝配的機(jī)械操作臂,并結(jié)

3、合軸孔裝配作業(yè)的特點以及控制系統(tǒng)的實時性要求,開展了運動控制算法的研究.為了統(tǒng)籌兼顧局部規(guī)劃和全局規(guī)劃的各自優(yōu)點,將混沌算法與經(jīng)典算法(如懲罰函數(shù)法以及基于梯度的各種算法)混合使用;為了保證控制系統(tǒng)的實時性,對有姿態(tài)要求的運動規(guī)劃提出了一種新的算法——逆向自律分散控制.為了驗證控制算法的可行性以及進(jìn)一步探討模塊化機(jī)器人機(jī)械操作臂的運動學(xué)、動力學(xué)等問題,該文初步建立了基于軸孔裝配的機(jī)械操作臂開放式實驗平臺.該平臺具有良好的魯棒性和開發(fā)特性