五自由度模塊化服務(wù)機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)及仿真.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域正在逐漸擴(kuò)大，從傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域向服務(wù)行業(yè)滲透，于是產(chǎn)生了服務(wù)機(jī)器人的概念。服務(wù)機(jī)器人手臂是服務(wù)機(jī)器人的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)于它的研究有著重要的意義。近二十年以來(lái)，模塊化機(jī)器人手臂一直是機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。本文基于上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)重點(diǎn)項(xiàng)目“機(jī)器人移動(dòng)部件關(guān)鍵技術(shù)研究”，設(shè)計(jì)了一種五自由度模塊化服務(wù)機(jī)器人手臂。
　　 首先，根據(jù)課題要求，提出了模塊化機(jī)器人手臂的總體設(shè)計(jì)方案。運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方

2、法將機(jī)器人手臂劃分為關(guān)節(jié)模塊和連接模塊兩類模塊，通過(guò)這兩種模塊的組合形成其基本結(jié)構(gòu)，接著對(duì)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了選擇，對(duì)各模塊進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)關(guān)鍵的零件進(jìn)行了有限元分析。
　　 其次，對(duì)機(jī)器人手臂進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，運(yùn)用D-H方法求出其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解，運(yùn)用反變換法求出其逆解。結(jié)合機(jī)器人手臂的模塊化特點(diǎn)，進(jìn)行了機(jī)器人手臂重心的計(jì)算，為控制整部移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性奠定了基礎(chǔ)。
　　 再次，

3、運(yùn)用Matlab中的Robotics Toolbox建立了機(jī)器人手臂的仿真模型，對(duì)機(jī)器人手臂的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了仿真，并基于蒙特卡洛法對(duì)其工作空間進(jìn)行了仿真，得出了工作空間的仿真結(jié)果。將用UG建立的機(jī)器人手臂模型導(dǎo)入到的Adams中，進(jìn)行了機(jī)器人手臂的動(dòng)力學(xué)仿真，得出在設(shè)定的工況下其動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化情況。
　　 最后，對(duì)機(jī)器人手臂樣機(jī)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出預(yù)定軌跡末端點(diǎn)的逆解，通過(guò)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，得到了期望