雙臂機(jī)器人運(yùn)動學(xué)與可操作性及其優(yōu)化的研究.pdf

1、本文以單自由度轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接的雙臂機(jī)器人為研究對象，針對其運(yùn)動學(xué)、操作性能及其優(yōu)化過程進(jìn)行研究。 本文參考導(dǎo)師的研究思路，首先利用多體系統(tǒng)理論，推導(dǎo)出由單自由度轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)構(gòu)成的單臂機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)遞推方程，討論了其運(yùn)動學(xué)正問題、反問題以及雅克比矩陣的求解，在此基礎(chǔ)之上，建立了由單自由度轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)構(gòu)成的雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動的位姿約束方程、速度約束方程和加速度約束方程，解決雙臂機(jī)器人操作工件協(xié)調(diào)運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)正、反問題。 其次，在比較分

2、析機(jī)器人可操作度的研究的基礎(chǔ)上，定義了機(jī)器人速度、力方向可操作度，在已知機(jī)器人操作位姿的條件下，以速度、力方向可操作度作為性能指標(biāo)，度量機(jī)器人沿不同方向運(yùn)動的速度、力的傳遞能力，并結(jié)合算例討論平面單、雙臂機(jī)器人在傳速和傳力性能方面的不同，理論及仿真算例表明，單、雙臂機(jī)器人對操作空間的同一點(diǎn)處，當(dāng)力傳遞能力強(qiáng)時(shí)，速度傳遞能力弱，雙臂機(jī)器人傳力能力強(qiáng)于單臂機(jī)器人，速度傳遞能力弱于單臂機(jī)器人，對操作空間不同點(diǎn)處，無論單、雙臂機(jī)器人，其傳力、傳

3、速性能均不相同。 再次，利用機(jī)器人運(yùn)動學(xué)逆解融合性能指標(biāo)的特性，在雙臂機(jī)器人運(yùn)動學(xué)逆解的基礎(chǔ)上，建立了速度、力方向可操作度指標(biāo)為優(yōu)化性能指標(biāo)的雙臂機(jī)器人關(guān)節(jié)軌跡規(guī)劃方法，利用Matlab進(jìn)行算例仿真，得到平面雙臂冗余機(jī)器人關(guān)節(jié)位移、速度及其操作位形，理論分析和算例仿真表明，該軌跡規(guī)劃方法可使雙臂機(jī)器人的速度、力的傳遞性能迅速提高，且雙臂位置的跟蹤誤差較小。 最后，對全文的研究工作做了一個(gè)總結(jié)，指出了本文完成的工作和不足之