自主輪式移動操作機器人的系統(tǒng)設計與分析.pdf

1、21世紀的到來也將機器人的發(fā)展引領到一個新的階段。自主移動操作機器人逐漸成為研究新寵，它們被廣泛地應用于各種場合，為人們的生活和生產(chǎn)提供服務與便利。
　　 本文以自主輪式移動操作機器人為對象，對其進行了系統(tǒng)設計和分析、仿真，驗證了設計方案的可行性和合理性。主要研究工作涉及了機器人系統(tǒng)設計、機械結構設計、運動學分析、有限元分析、動力學仿真、運動學仿真和工作空間仿真等幾方面內(nèi)容。
　　 首先，進行了移動操作機器人的總體設計和

2、機械結構設計。分析了移動操作機器人的工作環(huán)境和任務，在此基礎上對整個機器人進行了系統(tǒng)設計，細化到對每個子系統(tǒng)的設計，包含了控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和軟件架構等。在對機器人運動性能指標提出了要求之后，對移動本體和操作臂分別進行了驅(qū)動系統(tǒng)計算、選型，并設計了二者的機械結構。
　　 其次，完成了對機械系統(tǒng)設計方案的運動學分析。建立了移動本體的運動學模型，完成了車體坐標系與全局坐標系間轉換矩陣的推導；采用D-H法建立了操作臂的連桿坐標系，導出

3、了相應的運動學方程，并進行了反向運動學求解。
　　 最后，從結構靜力學、動力學和運動學角度對設計方案進行了較為全面的合理性驗證。其中靜力學分析主要針對移動本體和操作臂的關鍵零件進行，分析結果表明結構設計方案可行；利用ADAMS對操作臂進行了動力學仿真，通過對相關動力學參數(shù)的后處理和分析，間接驗證了操作臂驅(qū)動系統(tǒng)選型的正確性；利用MATLAB針對操作臂的正向和反向運動學模型進行了運動學仿真和工作空間仿真。所有的分析和仿真結果證明了