基于非完整約束的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)控制.pdf

1、非完整約束是指同時(shí)限制受控對象的空間位置和運(yùn)動(dòng)速度，但運(yùn)動(dòng)速度上的約束不能通過積分轉(zhuǎn)化為空間位置上的約束，含有非完整約束的系統(tǒng)稱為非完整系統(tǒng)。由于非完整系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)約束不可積性，可使其用較少的控制輸入確定比控制輸入維數(shù)多的位形空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)出欠驅(qū)動(dòng)的特性。在機(jī)器人領(lǐng)域，具有非完整約束的機(jī)器人可以使用較少的電機(jī)驅(qū)動(dòng)更多的關(guān)節(jié)，從而降低機(jī)器人的重量、能耗和成本等，因此非完整機(jī)器人在國防和工業(yè)上具有很高的應(yīng)用價(jià)值，研究非完整機(jī)器人有很大的實(shí)

2、際意義。
　　 本論文的主要工作和研究成果有：
　　 (1)基于具有非完整約束特性的摩擦圓盤傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)建了一種三關(guān)節(jié)機(jī)械手，對其非完整性和可控性進(jìn)行了分析，建立了該非完整機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。通過鏈?zhǔn)阶儞Q與逆變換，建立了該非完整機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制方法。
　　 (2)在三關(guān)節(jié)非完整機(jī)械手基礎(chǔ)上增加了具有三個(gè)自由度的執(zhí)行手抓，從而構(gòu)成一個(gè)六關(guān)節(jié)的機(jī)械手?；趧傮w運(yùn)動(dòng)及旋量理論對六關(guān)節(jié)機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)

3、學(xué)正解和運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的一般求解算法及具體步驟。
　　 (3)對六關(guān)節(jié)機(jī)械手每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)空間進(jìn)行分析，建立了六關(guān)節(jié)機(jī)械手末端手抓的工作區(qū)間，并給出工作空間的網(wǎng)格圖描述方法。
　　 (4)設(shè)定六關(guān)節(jié)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過程，并利用得到的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解方法解出各個(gè)位置所對應(yīng)的角度值。在matlab中對三關(guān)節(jié)非完整機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并采用時(shí)間尺度變換方法對機(jī)械手運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行優(yōu)化。進(jìn)一步對六關(guān)節(jié)機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，得出六