救援機(jī)器人操作臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及仿真研究.pdf

1、救援機(jī)器人是目前國(guó)際上的研究熱點(diǎn)之一，可應(yīng)用于災(zāi)難、解爆等場(chǎng)合，在制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、醫(yī)療業(yè)等行業(yè)也具有廣泛的應(yīng)用前景。由于移動(dòng)平臺(tái)的作用，救援機(jī)器人操作臂系統(tǒng)比固定的機(jī)械臂具有更大的工作空間和更高的靈活性，可以實(shí)現(xiàn)在平面內(nèi)任意位置的移動(dòng)，并能夠以一定姿態(tài)到達(dá)預(yù)定位置，操作臂可對(duì)進(jìn)入其工作空間的目標(biāo)物進(jìn)行抓取。本文結(jié)合學(xué)校立項(xiàng)的“RoboCup實(shí)物救援機(jī)器人”項(xiàng)目和自行研制的救援機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)，對(duì)安裝其上的操作臂進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)

2、學(xué)、動(dòng)力學(xué)研究和仿真分析。
　　 論文簡(jiǎn)要介紹了自行研制的救援機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)，基于其功能要求，對(duì)操作臂機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，包括：操作臂各關(guān)節(jié)及末端夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；各關(guān)節(jié)電機(jī)及減速器的選擇計(jì)算；關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等。
　　 對(duì)操作臂進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，使用D-H法建立了操作臂的位姿正解方程，并采用逆變換法建立了操作臂的位姿逆解方程，結(jié)合具體實(shí)例對(duì)逆解進(jìn)行了分析。使用微分變換法求得雅可比矩陣并進(jìn)行奇異位形分

3、析。使用圖解法求出了操作臂相對(duì)于移動(dòng)平臺(tái)的可達(dá)工作空間。
　　 使用拉格朗日法對(duì)操作臂進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，建立了操作臂的動(dòng)力學(xué)模型。使用ADAMS軟件進(jìn)行了操作臂的動(dòng)力學(xué)仿真分析。結(jié)合具體救援作業(yè)實(shí)例，獲得了各關(guān)節(jié)電機(jī)角加速度、角速度、角位移的變化規(guī)律，以及驅(qū)動(dòng)力矩的變化規(guī)律。
　　 建立了移動(dòng)平臺(tái)的平面運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。面向具體的救援任務(wù)，使移動(dòng)平臺(tái)與操作臂協(xié)作運(yùn)動(dòng)，規(guī)劃移動(dòng)平臺(tái)和操作臂的運(yùn)動(dòng)路徑，獲得了移動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)的運(yùn)