機(jī)器人機(jī)械操作臂的模塊化設(shè)計(jì)及其控制的研究.pdf

1、80年代以來(lái),模塊化機(jī)器人一直是機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的熱門(mén)課題之一.隨著機(jī)器人應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大,個(gè)性化需求日益增多,模塊化機(jī)器人的應(yīng)用空間將越來(lái)越廣.但隨之而來(lái)的問(wèn)題是任務(wù)對(duì)象的千變?nèi)f化、工作空間的不同,加之模塊機(jī)器人的可隨意組合——即模塊機(jī)器人的拓?fù)潢P(guān)系、模塊關(guān)節(jié)及模塊連桿的無(wú)究組合,使模塊機(jī)器人的設(shè)計(jì)比一般的機(jī)器人要困難得多.因此,該文主要圍繞機(jī)器人機(jī)械操作規(guī)程臂的模塊化設(shè)計(jì)及其控制展開(kāi)了研究.該文首先在發(fā)展和完善模塊化設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)

2、上,探討了機(jī)械操作臂的模塊化設(shè)計(jì)原理,模塊設(shè)計(jì)手段以及三維造型在模塊化設(shè)計(jì)中的作用,并對(duì)模塊設(shè)計(jì)和模塊組合建立了一些準(zhǔn)則.在對(duì)機(jī)械操作臂模塊設(shè)計(jì)理論探討的基礎(chǔ)上,根據(jù)軸孔裝配任務(wù)對(duì)機(jī)器人機(jī)械操作臂的設(shè)計(jì)要求,即結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)靈活、易于控制、質(zhì)量輕等,通過(guò)對(duì)機(jī)械操作臂的選型、傳動(dòng)方式的具體分析,確定了合理的傳動(dòng)方案,成功在研制了一臺(tái)新型類(lèi)人機(jī)械操作臂樣機(jī).針對(duì)冗余度機(jī)器人操作臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃存在計(jì)算量大等問(wèn)題,該文基于軸孔裝配的機(jī)械操作臂,并結(jié)

3、合軸孔裝配作業(yè)的特點(diǎn)以及控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求,開(kāi)展了運(yùn)動(dòng)控制算法的研究.為了統(tǒng)籌兼顧局部規(guī)劃和全局規(guī)劃的各自?xún)?yōu)點(diǎn),將混沌算法與經(jīng)典算法(如懲罰函數(shù)法以及基于梯度的各種算法)混合使用;為了保證控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,對(duì)有姿態(tài)要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃提出了一種新的算法——逆向自律分散控制.為了驗(yàn)證控制算法的可行性以及進(jìn)一步探討模塊化機(jī)器人機(jī)械操作臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等問(wèn)題,該文初步建立了基于軸孔裝配的機(jī)械操作臂開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)平臺(tái).該平臺(tái)具有良好的魯棒性和開(kāi)發(fā)特性