五自由度機(jī)械手軌跡規(guī)劃研究及動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、在如今這樣一個(gè)工業(yè)自動(dòng)化的時(shí)代，機(jī)器人作為一種興盛的自動(dòng)化設(shè)備被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。由于它具有可廣泛應(yīng)用性、工作時(shí)效高、速度響應(yīng)快、穩(wěn)定性強(qiáng)、反復(fù)精度高，可以工作數(shù)十年，自動(dòng)化水平非常高等特點(diǎn)[1]。以其特有的良性結(jié)構(gòu)和柔性控制方式，從而具有傳統(tǒng)機(jī)械無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，故而工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)在快速發(fā)展。由于五自由機(jī)械手的靈活度高，被廣泛的用于各個(gè)領(lǐng)域，為了使機(jī)械手的加工效率和精度大大提高，故針對(duì)五自由度機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的研究和分析具有重要的

2、意義。
　　五自由度機(jī)械手末端位姿控制涉及到末端位姿的描述，傳統(tǒng)的S型加減速控制方法較少考慮末端軸矢量的變化，因此對(duì)末端位姿不能簡(jiǎn)單有效、準(zhǔn)確控制，無(wú)法有效兼顧精度和效率等問(wèn)題;并且由于五軸機(jī)械手的靈活度，故而關(guān)節(jié)角度存在多解問(wèn)題，為解決五自由度機(jī)械手的逆解的多解問(wèn)題，故而通過(guò)對(duì)實(shí)際工況的分析，加以關(guān)節(jié)角度的限制，將多解分為可合理選擇的八種情況。本文以五軸驅(qū)動(dòng)式串聯(lián)機(jī)械手為對(duì)象，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃以及動(dòng)力學(xué)研究。
　　為了更好的分

3、析機(jī)械手，首先根據(jù)國(guó)內(nèi)外的五軸機(jī)械手的結(jié)構(gòu)特征，確定五軸機(jī)械手的模型方案。用三維軟件solidworks建立機(jī)械手的模型，并以該模型設(shè)計(jì)出大概的機(jī)構(gòu)模型為本體，安裝控制系統(tǒng)，搭建好實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　接著，對(duì)五自由度機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析?；贒-H坐標(biāo)系法，針對(duì)5R機(jī)械手進(jìn)行坐標(biāo)建模并確定其連桿參數(shù)，根據(jù)得到的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程完成正逆解的運(yùn)算;并針對(duì)五自由度機(jī)械手的多解問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi)討論，合理的取解。通過(guò)拉格朗日法則推出系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程

4、，把得到的動(dòng)力學(xué)方程編寫(xiě)代碼，將建立的三維模型導(dǎo)入到matlab軟件中去，基于matlab軟件對(duì)五自由度機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的驗(yàn)證與仿真;在visaul studio的編譯環(huán)境利用OpenGL技術(shù)編寫(xiě)五自由度機(jī)械手的三維可視化仿真軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可操作性的五自由度機(jī)械手的仿真系統(tǒng)。根據(jù)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)算法的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手模型的運(yùn)動(dòng)控制，最終達(dá)到實(shí)時(shí)的動(dòng)畫(huà)效果[2]。
　　本文最后對(duì)機(jī)械手的末端軌跡插補(bǔ)的研究，傳統(tǒng)方法較少考慮末端軸矢