雙等速傳動球型腕運動性能分析及力控制研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著各學科的發(fā)展與融合促進了智能機器人技術的革新,機器人的應用領域逐漸擴大,從工業(yè)制造向宇航、醫(yī)療服務等迅速擴展。相對于制造行業(yè)而言,這些領域的工作環(huán)境具有非結構化、危險性大等特征,在這種復雜的環(huán)境下完成作業(yè)任務,這就對機器人的性能要求更為嚴格。手腕是連接機械臂和手的關鍵部件,承擔著實現(xiàn)機械手工作姿態(tài)的任務。其機構復雜,技術難度大,挑戰(zhàn)性強,已成為機器人在極限環(huán)境下應用和擴展的瓶頸。為了提升機器人的作業(yè)能力,研究高性能腕部模塊具有重要的

2、意義。
  本文提出一種雙球籠萬向節(jié)高集成三自由度雙等速傳動解耦球型手腕,通過內(nèi)、外球籠萬向節(jié)換向傳動裝置驅動上、下偏置旋轉體合成俯仰、側擺以及懸浮端自轉運動。闡述了手腕的結構特點和運動傳遞關系,完成了雙等速傳動解耦球型手腕的機構設計,建立了低維度正、逆運動學關系,研究了結構解耦和雙等速傳動解耦機理,推導了雅克比矩陣和奇異位形,通過運動仿真模塊驗證了模型建立和定位的準確性。與十字萬向節(jié)球型手腕比較,雙等速傳動解耦降低了運動學的復雜

3、性,雅克比矩陣形式簡單。
  針對兩種不同傳動結構的球型手腕,對手腕的運動性能進行了分析和比較。推導了速度和加速度傳遞公式,通過施加一定的驅動輸入,比較了兩種手腕的角速度和角加速度傳遞特性,評價了手腕的轉角輸出特性。定義了球型腕靜態(tài)角分辨率,通過分解運動沿經(jīng)線和緯線方向求解了手腕的靜態(tài)角分辨率,并進行了比較。給定了球型腕可操作性指標表達式,通過該量化指標對Φ進行了優(yōu)化,并評價了手腕的靈活性和運動能力。
  提出了基于速度內(nèi)環(huán)

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