排爆機(jī)器人操作臂機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工作性能與作業(yè)規(guī)劃研究.pdf

1、當(dāng)今時(shí)代，世界各國爆炸恐怖襲擊事件時(shí)有發(fā)生，全球和平與發(fā)展受到重大威脅。由于恐怖爆炸活動(dòng)隱蔽突發(fā)，爆炸技術(shù)手段變化無常，爆炸裝置形式多種多樣，反恐排爆技術(shù)日漸成為了世界難題，排爆裝備的研制同樣引起了世界各國的高度關(guān)注。排爆機(jī)器人是一種重要的排爆裝備的，可以代替人到不能去或不適宜去、有爆炸等環(huán)境中完成危險(xiǎn)物排除等工作。目前，排爆機(jī)器人已成為機(jī)器人領(lǐng)域的重要研究對(duì)象。
　　本文結(jié)合排爆機(jī)器人操作臂的功能要求，提出了一種五自由度操作臂的

2、結(jié)構(gòu)方案，并對(duì)操作臂的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中著重考慮了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性與封裝性兩個(gè)因素，使操作臂更加符合產(chǎn)品要求。文中還設(shè)計(jì)了一種指間角度可調(diào)的三指夾持器，并對(duì)夾持器進(jìn)行了詳細(xì)的介紹與功能描述。
　　基于D-H坐標(biāo)變換方法，對(duì)操作臂進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了操作臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)與逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。針對(duì)機(jī)構(gòu)的奇異位形的問題，推導(dǎo)了操作臂的雅克比矩陣，并應(yīng)用螺旋理論建立了局部雅克比方陣，求得了兩種不同類型的奇異位形。
　　針對(duì)路

3、徑點(diǎn)的便捷化輸入問題提出了一種基于X-Y-Z固定角坐標(biāo)系表示法的路徑點(diǎn)表示法。在此基礎(chǔ)上，模擬排爆作業(yè)任務(wù)，通過制定運(yùn)動(dòng)過程中的路徑點(diǎn)，并運(yùn)用關(guān)節(jié)空間規(guī)劃方法對(duì)各個(gè)路徑段進(jìn)行軌跡規(guī)劃，最后得到了關(guān)節(jié)空間軌跡函數(shù)與仿真曲線圖。
　　采用拉格朗日法對(duì)操作臂進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)的理論分析，基于排爆作業(yè)任務(wù)規(guī)劃得到的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過MATLAB進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真運(yùn)算，獲得了關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的力矩規(guī)律。結(jié)合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能參數(shù)，對(duì)之前規(guī)劃的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡做了