可重構(gòu)機器人動力學(xué)自動建模及軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、可重構(gòu)模塊化機器人是由一系列可以相互連接的智能化模塊組成，通過模塊自身結(jié)構(gòu)和功能的重新組合重構(gòu)成具有不同運動學(xué)參數(shù)和動力學(xué)行為的機器人系統(tǒng)以適應(yīng)不同的工作要求。可重構(gòu)性擴大了機器人的工作范圍；模塊化提高了機器人系統(tǒng)的容錯能力和自動修復(fù)能力，同時降低了生產(chǎn)成本，可重構(gòu)模塊化機器人已成為機器人系統(tǒng)研究的熱點。本文主要針對可重構(gòu)模塊化機器人單元模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計、拓撲構(gòu)型表達、運動學(xué)正逆解、動力學(xué)方程自動生成算法、軌跡規(guī)劃等問題開展了相關(guān)研究。<

2、br>　　設(shè)計了一種新型的可移動重構(gòu)機器人的單元模塊及對接機構(gòu)，相鄰模塊具有12種連接方式，多個模塊組成的機器人系統(tǒng)可實現(xiàn)各個方向的旋轉(zhuǎn)自由度，增加了機器人構(gòu)型的種類及功能。設(shè)計了一種新型的正弦加速度傳動槽與插銷式的對接機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊，控制方便簡單，能夠完成模塊之間結(jié)構(gòu)自鎖緊，并能快速實現(xiàn)相鄰模塊可靠連接與斷開。
　　在分析單元模塊拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立兩個模塊空間位姿變換的數(shù)學(xué)描述表，推導(dǎo)了基于指數(shù)積公式的多支鏈機器人系統(tǒng)的

3、正運動學(xué)方程。采用遺傳算法求運動學(xué)的逆解，在傳統(tǒng)遺傳算法的基礎(chǔ)上提出了“移民”策略和局部優(yōu)化的改進方案，并以雙支鏈構(gòu)型為例,驗證改進遺傳算法的有效性。
　　采用基于全局矩陣描述的遞歸牛頓-歐拉方法自動生成系統(tǒng)的動力學(xué)方程，并提出了基于兩個模塊空間位姿變換的運動方程自動生成算法流程。該方法具有一定的普適性，可應(yīng)用于其它鏈式可重構(gòu)機器人。最后以六個單元模塊所組成的雙支鏈構(gòu)型為例，進行了自動生成運動方程的仿真計算，驗證了該方法的可行性和