四自由度寫字機器人的基礎研究.pdf

1、機器人技術是當今高技術研究的一個重要方向，普遍受到各國政府的關注。隨著機器人應用在廣度和深度上的發(fā)展，迫切需要解決其產業(yè)化前期的基礎技術研究。本文在學習研究了現(xiàn)有機器人技術基礎上，以我們設計的四自由度寫字機器人為例，針對工業(yè)機器人的運動控制系統(tǒng)關鍵技術，如運動學方程的正解、運動學方程的逆解、工作空間分析、運動軌跡規(guī)劃，作了較深入的分析和研究。本文的研究內容包括以下六章： 1. 介紹機器人運動學分析、工作空間分析和軌跡規(guī)劃的現(xiàn)狀和

2、發(fā)展趨勢，提出了本文的研究內容。 2. 本文總結分析了現(xiàn)有機器人關節(jié)的傳動機構，對我們提出的新型關節(jié)，從結構合理性和零件工藝性上進行了改進，討論了特殊零件的加工工藝，并用其中的兩種關節(jié)組成了一臺四自由度的垂直多關節(jié)型寫字機器人。 3. 在機器人學的理論基礎上，建立了機器人模型的D-H坐標系，并對相鄰坐標系間的變換矩陣作了改進，使D-H方法更具有通用性。根據(jù)變換方程推導出一組簡單實用的方程來實現(xiàn)運動學方程的正解，運動學逆解

3、較為復雜，因為它實質上是解一個非線性方程的問題，目前尚沒有通用的解法，本文采用代數(shù)法來求解運動學方程的逆解，并在數(shù)學軟件matlab里編程驗證了改進后的D-H方法的正確性。 4. 機器人工作空間是從幾何方面討論機器人的工作性能，工作空間的大小、奇異位形和靈活性分別反映了機器人位姿輸出空間運動學性能的不同側面。本文借助圖解法作出了實際工作空間的軸截面，提出一種以旋轉變換理論和極值理論為基礎的新方法求解定方向空間，即機器人靈活性分析