可重構(gòu)模塊化機器人構(gòu)形設(shè)計理論及方法的研究.pdf

1、可重構(gòu)模塊化機器人系統(tǒng)是由一套具有標(biāo)準(zhǔn)連接接口的模塊組成，這些模塊能夠根據(jù)特定的任務(wù)要求而被快速的裝配成具有不同運動學(xué)參數(shù)和動力學(xué)行為的機器人構(gòu)型?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的工作環(huán)境與任務(wù)多變，需要采用能夠快速適應(yīng)任務(wù)的制造裝備與制造系統(tǒng)。可重構(gòu)模塊化機器人的特點恰恰滿足了現(xiàn)代化生產(chǎn)的這種需求，而且大大的提高了工作效率，降低了成本。本文就是基于這一點，對可重構(gòu)模塊化機器人的構(gòu)型設(shè)計方法與運動學(xué)作了相應(yīng)研究。 可重構(gòu)機器人的模塊劃分與模塊化平

2、臺的建立。首先本文利用面向功能的模塊劃分方法，對可重構(gòu)機器人進行了模塊劃分，實現(xiàn)了機器人快速重構(gòu)性。并且利用基于對象的模塊表達方法對模塊的性能參數(shù)進行了分類描述，在此基礎(chǔ)上利用MicrosoR Access建立起可重構(gòu)機器人模塊化平臺數(shù)據(jù)庫。 構(gòu)形設(shè)計是可重構(gòu)機器人設(shè)計的核心內(nèi)容。本文對構(gòu)形設(shè)計問題進行了描述，建立了構(gòu)形設(shè)計的優(yōu)化模型；在構(gòu)形設(shè)計過程中采用了一種基于遺傳算法的機器人多目標(biāo)評價方法，通過實例計算證明了構(gòu)形設(shè)計方法的

3、有效性。在構(gòu)形的評價方面采用了基于遺傳算法的評價方法，避免了機器人設(shè)計過程中反復(fù)求逆解的困難。 運動學(xué)建模問題是可重構(gòu)機器人的主要內(nèi)容之一。對于正運動學(xué)模型的建立采用運動旋量的指數(shù)積公式。將模塊化平臺中各模塊建立相應(yīng)的變換矩陣，按照機器人構(gòu)形表達的裝配順序?qū)⒏髂K變換矩陣從基礎(chǔ)模塊開始依次相乘得正運動學(xué)方程。對于逆運動學(xué)問題，根據(jù)推導(dǎo)出的正運動方程和微分運動學(xué)公式建立了逆運動學(xué)數(shù)學(xué)模型，并用牛頓—拉普松迭代法得出逆運動學(xué)迭代公式