仿人雙臂協(xié)作機(jī)器人設(shè)計(jì)研究.pdf

1、雙臂機(jī)器人不僅能夠代替人類進(jìn)行繁瑣重復(fù)的操作，同時(shí)，也能在惡劣危險(xiǎn)環(huán)境下可以進(jìn)行復(fù)雜的協(xié)作，成為當(dāng)下機(jī)器人的研究熱點(diǎn)。從目前發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，高集成度模塊化關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)控制，是雙臂機(jī)器人研究的關(guān)鍵所在。論文針對(duì)一種模塊化雙臂協(xié)作機(jī)器人，分別從高集成度模塊化關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械臂誤差來(lái)源分析及建模、冗余運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模以及關(guān)節(jié)伺服位置控制等幾方面開展研究工作。論文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　(1)冗余自由度機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。深入研

2、究了人手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及冗余特性，設(shè)計(jì)了冗余自由度的模塊化疊加的多關(guān)節(jié)手臂，每個(gè)關(guān)節(jié)集電機(jī)、諧波減速器、絕對(duì)值編碼器、安全抱閘、驅(qū)動(dòng)器、控制器等于一體;詳細(xì)介紹了其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件選型和電氣元件布置安裝;并進(jìn)行了關(guān)節(jié)樣機(jī)研制。
　　(2)機(jī)械臂誤差來(lái)源分析與建模。分別就機(jī)械臂主要誤差來(lái)源:設(shè)計(jì)誤差、零件配合公差、加工裝配誤差進(jìn)行了分析，對(duì)關(guān)節(jié)誤差及誤差傳遞進(jìn)行了深入的研究。在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步研究機(jī)械臂結(jié)構(gòu)誤差，該部分的分析計(jì)算為

3、機(jī)械臂設(shè)計(jì)和反饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了理論數(shù)據(jù)。
　　(3)冗余運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)建模和仿真分析。建立了冗余自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)的正解和逆解進(jìn)行計(jì)算;研究了冗余度對(duì)機(jī)械臂回避奇異、靈活性、優(yōu)化主運(yùn)動(dòng)任務(wù)下的輔助操作指標(biāo)等的影響。建立了單關(guān)節(jié)和整個(gè)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型，分析了各個(gè)關(guān)節(jié)的受力及驅(qū)動(dòng)力矩，并結(jié)合Adams軟件得到了仿真數(shù)據(jù)，然后對(duì)關(guān)節(jié)內(nèi)電機(jī)、減速器等關(guān)鍵零部件進(jìn)行選型。
　　(4)雙臂協(xié)調(diào)操作運(yùn)動(dòng)控制。對(duì)機(jī)械臂末端軌