四自由度寫字機器人的基礎(chǔ)研究.pdf

1、機器人技術(shù)是當(dāng)今高技術(shù)研究的一個重要方向，普遍受到各國政府的關(guān)注。隨著機器人應(yīng)用在廣度和深度上的發(fā)展，迫切需要解決其產(chǎn)業(yè)化前期的基礎(chǔ)技術(shù)研究。本文在學(xué)習(xí)研究了現(xiàn)有機器人技術(shù)基礎(chǔ)上，以我們設(shè)計的四自由度寫字機器人為例，針對工業(yè)機器人的運動控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，如運動學(xué)方程的正解、運動學(xué)方程的逆解、工作空間分析、運動軌跡規(guī)劃，作了較深入的分析和研究。本文的研究內(nèi)容包括以下六章： 1. 介紹機器人運動學(xué)分析、工作空間分析和軌跡規(guī)劃的現(xiàn)狀和

2、發(fā)展趨勢，提出了本文的研究內(nèi)容。 2. 本文總結(jié)分析了現(xiàn)有機器人關(guān)節(jié)的傳動機構(gòu)，對我們提出的新型關(guān)節(jié)，從結(jié)構(gòu)合理性和零件工藝性上進行了改進，討論了特殊零件的加工工藝，并用其中的兩種關(guān)節(jié)組成了一臺四自由度的垂直多關(guān)節(jié)型寫字機器人。 3. 在機器人學(xué)的理論基礎(chǔ)上，建立了機器人模型的D-H坐標(biāo)系，并對相鄰坐標(biāo)系間的變換矩陣作了改進，使D-H方法更具有通用性。根據(jù)變換方程推導(dǎo)出一組簡單實用的方程來實現(xiàn)運動學(xué)方程的正解，運動學(xué)逆解

3、較為復(fù)雜，因為它實質(zhì)上是解一個非線性方程的問題，目前尚沒有通用的解法，本文采用代數(shù)法來求解運動學(xué)方程的逆解，并在數(shù)學(xué)軟件matlab里編程驗證了改進后的D-H方法的正確性。 4. 機器人工作空間是從幾何方面討論機器人的工作性能，工作空間的大小、奇異位形和靈活性分別反映了機器人位姿輸出空間運動學(xué)性能的不同側(cè)面。本文借助圖解法作出了實際工作空間的軸截面，提出一種以旋轉(zhuǎn)變換理論和極值理論為基礎(chǔ)的新方法求解定方向空間，即機器人靈活性分析