排爆機(jī)器人操作臂機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計及工作性能與作業(yè)規(guī)劃研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、當(dāng)今時代,世界各國爆炸恐怖襲擊事件時有發(fā)生,全球和平與發(fā)展受到重大威脅。由于恐怖爆炸活動隱蔽突發(fā),爆炸技術(shù)手段變化無常,爆炸裝置形式多種多樣,反恐排爆技術(shù)日漸成為了世界難題,排爆裝備的研制同樣引起了世界各國的高度關(guān)注。排爆機(jī)器人是一種重要的排爆裝備的,可以代替人到不能去或不適宜去、有爆炸等環(huán)境中完成危險物排除等工作。目前,排爆機(jī)器人已成為機(jī)器人領(lǐng)域的重要研究對象。
  本文結(jié)合排爆機(jī)器人操作臂的功能要求,提出了一種五自由度操作臂的

2、結(jié)構(gòu)方案,并對操作臂的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計。設(shè)計過程中著重考慮了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性與封裝性兩個因素,使操作臂更加符合產(chǎn)品要求。文中還設(shè)計了一種指間角度可調(diào)的三指夾持器,并對夾持器進(jìn)行了詳細(xì)的介紹與功能描述。
  基于D-H坐標(biāo)變換方法,對操作臂進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析,建立了操作臂的正運(yùn)動學(xué)與逆運(yùn)動學(xué)方程。針對機(jī)構(gòu)的奇異位形的問題,推導(dǎo)了操作臂的雅克比矩陣,并應(yīng)用螺旋理論建立了局部雅克比方陣,求得了兩種不同類型的奇異位形。
  針對路

3、徑點的便捷化輸入問題提出了一種基于X-Y-Z固定角坐標(biāo)系表示法的路徑點表示法。在此基礎(chǔ)上,模擬排爆作業(yè)任務(wù),通過制定運(yùn)動過程中的路徑點,并運(yùn)用關(guān)節(jié)空間規(guī)劃方法對各個路徑段進(jìn)行軌跡規(guī)劃,最后得到了關(guān)節(jié)空間軌跡函數(shù)與仿真曲線圖。
  采用拉格朗日法對操作臂進(jìn)行了動力學(xué)的理論分析,基于排爆作業(yè)任務(wù)規(guī)劃得到的關(guān)節(jié)運(yùn)動規(guī)律,通過MATLAB進(jìn)行動力學(xué)仿真運(yùn)算,獲得了關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的力矩規(guī)律。結(jié)合驅(qū)動電機(jī)的性能參數(shù),對之前規(guī)劃的關(guān)節(jié)運(yùn)動軌跡做了

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