超冗余度平面變幾何桁架機器人運動學(xué)分析及仿真研究.pdf

1、在現(xiàn)代信息技術(shù)的有力推動下，機器人技術(shù)迅猛發(fā)展，特殊用途機器人的研究更是各國競相發(fā)展的重點。超冗余度機器人由于能夠克服傳統(tǒng)非冗余度機器人的缺陷，提高機器人的靈活度，回避障礙，有著很好的容錯性和魯棒性，所以成為機器人研究的一個重要方向。
　　本文在分析各種超冗余度構(gòu)型的基礎(chǔ)上，選擇變幾何桁架結(jié)構(gòu)作為超冗余度機器人的主要結(jié)構(gòu)，同時為了增加機器人的三維操作能力，在各桁架模塊之間增加了模塊化驅(qū)動單元；根據(jù)機器人的性能要求對組成的元器件進行

2、了選擇和設(shè)計，并且用Pro/E軟件對機器人進行了三維建模。文中闡述了適合超冗余度機器人的運動學(xué)算法—脊線法，推導(dǎo)出了與超冗余度變幾何桁架機器人相適應(yīng)的“嵌入算法”。根據(jù)無肢動物爬行機理，本文運用脊線法詳細規(guī)劃了三種二維爬行方式：變幅靜止波運動(SWAV)、常幅移動波運動(TWAC)、桁架桿伸縮運動和兩種三維爬行方式：仿蛇形蜿蜒運動、TWAC爬行避障，發(fā)展了適合不平坦表面的蜿蜒運動理論。超冗余度平面變幾何桁架機器人除了可以實現(xiàn)爬行運動之外

3、，也可以作為機械臂來完成許多一般冗余度機器人所不能完成的操作。本文對已有的脊線法進行了改進，提出了“區(qū)域脊線法”；運用改進的脊線法進行了包圍抓取轉(zhuǎn)動物體操作，相比傳統(tǒng)脊線法提高了計算效率。通過對機器人整體形狀進行運動規(guī)劃，實現(xiàn)了在高約束環(huán)境下的避障，并且對桁架空間和關(guān)節(jié)空間兩種避障情景進行了對比。
　　在運動仿真方面，首先通過MATLAB軟件編程預(yù)算了各個運動形式在各個時刻點的機器人構(gòu)型，然后用VC++軟件進行了大量的編程計算，利