一種機械手的運動學和動力學分析.pdf

1、隨著人類對海洋資源的開發(fā)和利用，機械手作為水下探索器的執(zhí)行機構，其作用越來越重要。本文研究的機械手是一種液壓驅動的5自由度串聯(lián)結構機械手。在機械手的研究和開發(fā)過程中，運動學和動力學是反映其特性的重要研究內容。運動學能夠反映出來串聯(lián)機構中各個構件之間的位置變化關系，對于機械手的軌跡規(guī)劃具有重要的指導意義。
　　本文針對所設計的水下采樣機械手，利用D-H法建立其參數(shù)和正運動學模型。由機械手的相鄰3個關節(jié)軸線相互平行的結構特點，在常用的

2、反變換法的基礎上引入幾何法，得到了逆運動學的封閉解，解的結構簡明并且易于操作，滿足了機械手對水下作業(yè)環(huán)境的逆解要求，為機械手的運動規(guī)劃和軌跡控制提供了依據(jù)。使用MATLAB Robotics Toolbox建立機械手的仿真模型。工具箱內部提供的ikine函數(shù)已是獲得工業(yè)機器人逆解的重要方法，通過與ikine函數(shù)所得結果的對比分析，驗證所求得封閉解的可行性和優(yōu)越性。動力學能夠反映出機構的運動和關節(jié)力矩矢量之間存在的關系，對于機械手的控制和

3、受力分析具有重要的指導意義。本文使用拉格朗日法對水下機械手進行動力分析，并構建其拉格朗日的動力學標準方程。文中通過分析和計算給出了動力學方程中的一些重要參數(shù)，如偽慣量矩陣、等效慣量系數(shù)、哥氏加速度系數(shù)、重力項系數(shù)。為了能夠準確模擬機械手的工作狀態(tài)，采用SolidWorks與ADAMS聯(lián)合建模的方式，結合各軟件之所長，采用SolidWorks進行三維模型的建立，再將模型導入ADAMS仿真環(huán)境，建立運動模型，最終實現(xiàn)對機械手虛擬樣機的運動學