超冗余度平面變幾何桁架機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及仿真研究.pdf

1、在現(xiàn)代信息技術(shù)的有力推動(dòng)下，機(jī)器人技術(shù)迅猛發(fā)展，特殊用途機(jī)器人的研究更是各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的重點(diǎn)。超冗余度機(jī)器人由于能夠克服傳統(tǒng)非冗余度機(jī)器人的缺陷，提高機(jī)器人的靈活度，回避障礙，有著很好的容錯(cuò)性和魯棒性，所以成為機(jī)器人研究的一個(gè)重要方向。
　　本文在分析各種超冗余度構(gòu)型的基礎(chǔ)上，選擇變幾何桁架結(jié)構(gòu)作為超冗余度機(jī)器人的主要結(jié)構(gòu)，同時(shí)為了增加機(jī)器人的三維操作能力，在各桁架模塊之間增加了模塊化驅(qū)動(dòng)單元；根據(jù)機(jī)器人的性能要求對(duì)組成的元器件進(jìn)行

2、了選擇和設(shè)計(jì)，并且用Pro/E軟件對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了三維建模。文中闡述了適合超冗余度機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)算法—脊線法，推導(dǎo)出了與超冗余度變幾何桁架機(jī)器人相適應(yīng)的“嵌入算法”。根據(jù)無(wú)肢動(dòng)物爬行機(jī)理，本文運(yùn)用脊線法詳細(xì)規(guī)劃了三種二維爬行方式：變幅靜止波運(yùn)動(dòng)(SWAV)、常幅移動(dòng)波運(yùn)動(dòng)(TWAC)、桁架桿伸縮運(yùn)動(dòng)和兩種三維爬行方式：仿蛇形蜿蜒運(yùn)動(dòng)、TWAC爬行避障，發(fā)展了適合不平坦表面的蜿蜒運(yùn)動(dòng)理論。超冗余度平面變幾何桁架機(jī)器人除了可以實(shí)現(xiàn)爬行運(yùn)動(dòng)之外

3、，也可以作為機(jī)械臂來(lái)完成許多一般冗余度機(jī)器人所不能完成的操作。本文對(duì)已有的脊線法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了“區(qū)域脊線法”；運(yùn)用改進(jìn)的脊線法進(jìn)行了包圍抓取轉(zhuǎn)動(dòng)物體操作，相比傳統(tǒng)脊線法提高了計(jì)算效率。通過(guò)對(duì)機(jī)器人整體形狀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)了在高約束環(huán)境下的避障，并且對(duì)桁架空間和關(guān)節(jié)空間兩種避障情景進(jìn)行了對(duì)比。
　　在運(yùn)動(dòng)仿真方面，首先通過(guò)MATLAB軟件編程預(yù)算了各個(gè)運(yùn)動(dòng)形式在各個(gè)時(shí)刻點(diǎn)的機(jī)器人構(gòu)型，然后用VC++軟件進(jìn)行了大量的編程計(jì)算，利