線驅(qū)動(dòng)柔性機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、傳統(tǒng)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)控制等方面比較成熟，但是傳統(tǒng)機(jī)器人的機(jī)械臂大多數(shù)采用剛性關(guān)節(jié)連接而成，必然對(duì)其各自的作業(yè)空間環(huán)境有著嚴(yán)格的要求。在面對(duì)高度非結(jié)構(gòu)化、狹小無(wú)規(guī)則、多障礙物的復(fù)雜環(huán)境，傳統(tǒng)機(jī)械臂由于自身剛性結(jié)構(gòu)的限制，致使其避障能力比較局限、靈活度比較差、運(yùn)動(dòng)空間范圍受到極大約束，就不能高效地完成空間作業(yè)任務(wù)。受象鼻、章魚(yú)觸手啟發(fā)而來(lái)的軟體機(jī)器人機(jī)械臂是一種新型的仿生機(jī)械臂，具有靈活度高，多達(dá)無(wú)窮個(gè)自由度的特點(diǎn)，能夠很好地完成

2、非結(jié)構(gòu)化、無(wú)法預(yù)知的環(huán)境中作業(yè)任務(wù)。本文在兩種機(jī)械臂結(jié)構(gòu)特性研究的基礎(chǔ)上，綜合剛性關(guān)節(jié)高負(fù)載和軟體機(jī)器人柔性機(jī)械臂靈活度高的優(yōu)勢(shì)，提出柔性機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)想。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下所示:
　　對(duì)混合關(guān)節(jié)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析連續(xù)柔性體和剛性關(guān)節(jié)不同連接方式下的優(yōu)缺點(diǎn)，建立了不同連接方式下的數(shù)學(xué)模型，利用MATLAB分別對(duì)它們?cè)谌S空間中的運(yùn)動(dòng)范圍進(jìn)行仿真，并對(duì)仿真結(jié)果對(duì)比分析，以此來(lái)確定混合關(guān)節(jié)的最優(yōu)機(jī)構(gòu)構(gòu)型。
　　根據(jù)連續(xù)體與剛

3、性關(guān)節(jié)的混合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了混合關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)方式，采用等效的D-H矩陣分析方法對(duì)混合關(guān)節(jié)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，并結(jié)合幾何分析法，推導(dǎo)關(guān)節(jié)角、機(jī)械臂末端位姿以及各個(gè)驅(qū)動(dòng)繩索變化量之間的關(guān)系。
　　整合機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)和控制單元，對(duì)線驅(qū)動(dòng)柔性機(jī)械臂進(jìn)行了系統(tǒng)集成，建立柔性機(jī)械臂的樣機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)。
　　在樣機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)柔性機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了軌跡規(guī)劃，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了多項(xiàng)式曲線擬合和誤差分析，提出了步進(jìn)電機(jī)的S形曲線控制算法，最后進(jìn)行了樣