新型移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人是由多自由度機(jī)械手固定安裝在一個(gè)全方位移動(dòng)平臺(tái)上構(gòu)成的，使機(jī)器人具有幾乎無限大的操作空間且能以更加適合的姿態(tài)來執(zhí)行任務(wù)，具有更大的機(jī)動(dòng)性與靈活性。本課題設(shè)計(jì)開發(fā)了五自由度機(jī)械手和移動(dòng)小車配合應(yīng)用的新型柔性機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用于教學(xué)和科研，將來可拓展為用于服務(wù)行業(yè)的輔助型機(jī)器人，或者用于自動(dòng)化工廠物料搬運(yùn)包裝。
　　傳統(tǒng)串聯(lián)型多關(guān)節(jié)機(jī)械臂自重大，負(fù)載能力小，本課題中機(jī)械臂采用鋼絲繩傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，將所有關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)件均放置在基座位置

2、，克服了傳統(tǒng)機(jī)械臂的缺點(diǎn)，具有質(zhì)量輕，外負(fù)載自重比大等特點(diǎn)。而采用新型的8字型纏繞方式可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)的解耦，使其控制簡單可靠。此外，根據(jù)項(xiàng)目要求利用Pro/E三維建模軟件設(shè)計(jì)了機(jī)器人的整體方案和具體機(jī)械結(jié)構(gòu)，并搭建了試驗(yàn)樣機(jī)。
　　研究中，采用D-H法建立了機(jī)械手的桿件坐標(biāo)系和機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。研究了具有運(yùn)動(dòng)耦合關(guān)節(jié)的機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解問題。由于關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)耦合導(dǎo)致某些關(guān)節(jié)角得不到解析解，本課題中利用牛頓法求解數(shù)值解。為了解決

3、機(jī)械手的連續(xù)路徑規(guī)劃問題，分別詳細(xì)地分析了關(guān)節(jié)空間規(guī)劃方法和笛卡爾空間規(guī)劃方法，兩種規(guī)劃方法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人直線或圓弧等光滑路徑軌跡運(yùn)動(dòng)。
　　對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)功能分析，選用嵌入式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)以及合適的驅(qū)動(dòng)設(shè)備和傳感器，并設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)硬件的主電路圖和控制電路。對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行了總體的描述，確定了控制軟件各主要功能模塊的設(shè)計(jì)方案，開發(fā)了相應(yīng)實(shí)時(shí)控制軟件系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試和驗(yàn)證，該機(jī)器人結(jié)構(gòu)系統(tǒng)外觀整潔緊湊，能夠滿足負(fù)載要求，