輪式移動機械臂設(shè)計與定位及路徑規(guī)劃研究.pdf

1、在當(dāng)前中國制造業(yè)發(fā)展水平極不均衡和國家大力推動“中國制造”向“中國智造”轉(zhuǎn)變的背景下，“機器換人”已成為當(dāng)前中國制造業(yè)發(fā)展模式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的必由之路。輪式移動機械臂將輪式移動小車及機械臂結(jié)合起來，使得機械臂擁有了無限的操作空間及更高的靈活性，在制造業(yè)中擁有巨大的應(yīng)用前景，尤其在一些有中華傳統(tǒng)文化背景的行業(yè)更為明顯。針對企業(yè)生產(chǎn)中黃酒酒壇古法封蓋工序的自動化升級需求，本文針對黃酒封蓋機器人的移動機械臂展開研究，主要完成的工作如下：

2、>　　設(shè)計了一種輪式移動機械臂，該機械臂包含輪式移動車體和操作臂兩部分。根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求，確定了該機械臂的設(shè)計參數(shù)，完成了車體驅(qū)動方式選擇及機械臂構(gòu)型方案確定，進行了受力分析，元部件選型，完成車體和機械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計并建立了三維實體模型；所給出的機械臂構(gòu)型方案符合模塊化、輕量化及低功耗化要求。利用ANSYS有限元軟件對車體驅(qū)動輪部分和機械臂的受力變形分析并對局部結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化。
　　對該輪式移動機械臂進行了運動學(xué)分析。分別建立了

3、移動車體和機械臂的運動學(xué)模型，給出了輪式移動車體的航位推算方法和機械臂運動學(xué)正逆解；在此基礎(chǔ)上，通過齊次坐標變換方法建立了移動機械臂的整體運動學(xué)模型，繪制了機械臂工作空間，為機器人運動控制奠定了基礎(chǔ)。
　　針對移動機械臂在作業(yè)位置附近時末端執(zhí)行器的精確作業(yè)需求，給出了一種基于超聲波和視覺的多傳感器二級定位方案及方法。在車體運動過程中通過車體前部側(cè)面超聲波傳感器實現(xiàn)相對酒壇的初級定位；在機械臂到達作業(yè)位置后，通過機械臂末端攝像頭近距

4、離拍攝，實現(xiàn)對相對酒壇的精確定位；對超聲波測距傳感器掃描模型進行了分析，給出了通過超聲掃描數(shù)據(jù)獲得被測平板及曲面對象的方法；根據(jù)方案進行了二級定位實驗，結(jié)果表明移動機械臂能夠精確地將蓋子蓋于壇口之上，實現(xiàn)了作業(yè)移動機械臂相對作業(yè)對象的精確定位。
　　針對移動機械臂的多位置連續(xù)作業(yè)需求，給出了一種遞進人工勢場平滑路徑規(guī)劃方法?；诳朔四繕瞬豢蛇_和局部勢場最小點問題的改進人工勢場法，針對實際酒壇的位置，依賴于移動機械臂作業(yè)過程中超聲