五自由度移動機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化與運動規(guī)劃.pdf

1、移動機(jī)械臂因同時具有移動和操作能力，在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，已經(jīng)進(jìn)入了社會的各個領(lǐng)域，不僅能夠在生產(chǎn)、生活中起到越來越大的作用，在工業(yè)應(yīng)用等方面體現(xiàn)出越來越明顯的優(yōu)越性，且呈現(xiàn)每年不斷增長的趨勢，其研究和應(yīng)用水平也是一個國家工業(yè)自動化水平的標(biāo)志。本文在現(xiàn)有移動機(jī)器人本體的基礎(chǔ)上，圍繞輕型五自由度機(jī)械臂的設(shè)計，從結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化、運動控制規(guī)劃兩個方面的內(nèi)容進(jìn)行分析研究，主要工作如下：
　　1)、在分析現(xiàn)有移動機(jī)器人技術(shù)

2、參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立了五自由度機(jī)械臂運動學(xué)模型，分析了運動學(xué)正解和逆解的問題，用D-H法求解了五自由度機(jī)械臂的位姿正運動學(xué)方程，用代數(shù)法推導(dǎo)出了逆解，并且利用數(shù)值法對所設(shè)計的五自由度機(jī)械臂工作空間進(jìn)行了仿真驗證。
　　2)、用PRO/E軟件設(shè)計了移動機(jī)械臂系統(tǒng)三維實體模型，利用ANSYS軟件對在整個機(jī)械臂系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行了進(jìn)行靜力學(xué)分析，結(jié)合輕型機(jī)械臂的設(shè)計需求，給出了以降低自重為目標(biāo)的關(guān)鍵構(gòu)件減重孔的設(shè)計和優(yōu)化方案，得到了相同質(zhì)

3、量下最優(yōu)模型。同時對關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行模態(tài)分析，計算結(jié)果表明了給出的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案合理可行。
　　3)、以整個移動機(jī)械臂系統(tǒng)為對象，分別給出了三種工況下移動機(jī)械臂的不同運動控制策略，對僅需機(jī)械臂獨立運動可完成的工況，基于三次樣條擬合方法進(jìn)行了機(jī)械臂空間軌跡規(guī)劃；對于需大范圍的工況，利用粒子群算法對機(jī)械臂系統(tǒng)的移動平臺進(jìn)行了全局路徑規(guī)劃：將機(jī)械臂和移動平臺的運動聯(lián)合，實現(xiàn)了移動機(jī)械臂系統(tǒng)的運動規(guī)劃，不同環(huán)境中的計算機(jī)仿真結(jié)果表明，