發(fā)布時(shí)間：2017-04-22 23:00

  本文關(guān)鍵詞：多面體4RSR變形移動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著移動(dòng)機(jī)器人的迅速發(fā)展,機(jī)器人的構(gòu)型在一定程度上有了很高的突破。以多面體為移動(dòng)本體的移動(dòng)機(jī)器人能夠通過(guò)多面體自身的各種變形實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的形狀變化以及移動(dòng)步態(tài),這類(lèi)機(jī)器人易于存放和運(yùn)輸,可操作性強(qiáng)。隨著信息技術(shù)教育課程與教材改革的深入,機(jī)器人教育目前已經(jīng)走進(jìn)青少年科技教育領(lǐng)域,在科技教學(xué)上采用變形能力強(qiáng),結(jié)構(gòu)突出的機(jī)器人,進(jìn)而讓青少年學(xué)習(xí)和掌握其關(guān)鍵技術(shù)。為此,本文提出了一種基于截角六面體形狀的空間多面體4RSR機(jī)構(gòu),以此為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析及控制研究。 首先,本文以截角六面體為原型,對(duì)4RSR機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),基于該機(jī)構(gòu)的構(gòu)型,對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了自由度的分析、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模式分析,建立了機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,按照其運(yùn)動(dòng)模式分析了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理,從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)理論分析計(jì)算。根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理采用零力矩點(diǎn)(ZMP)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析,討論了機(jī)構(gòu)中不同參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)滾動(dòng)能力的影響,得到了機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)翻滾的條件。 其次,為了驗(yàn)證4RSR機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)理論結(jié)果的正確性,對(duì)該機(jī)構(gòu)建立了虛擬樣機(jī),通過(guò)ADAMS仿真分析軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)能力的仿真,結(jié)果證明了理論分析的正確性,也通過(guò)一些仿真曲線得到了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和驅(qū)動(dòng)力矩,為機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)控制提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。 然后,基于4RSR機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了機(jī)構(gòu)的控制策略,包括硬件的選型和軟件的選擇,采用Arduino UNO作為機(jī)構(gòu)控制的硬件,LabVIEW作為機(jī)構(gòu)控制的上位機(jī)軟件,搭建了機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu),對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了參數(shù)設(shè)置,開(kāi)發(fā)出機(jī)構(gòu)的單步控制和滾動(dòng)控制功能的人機(jī)交互用戶(hù)界面。 最后,對(duì)4RSR機(jī)構(gòu)的主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與加工,制作出實(shí)物樣機(jī),進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試,實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的變形移動(dòng)功能,驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)理論分析的正確性。
【關(guān)鍵詞】：4RSR機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)學(xué) ZMP點(diǎn) 虛擬樣機(jī) LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH112;TP242
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 多面體變形移動(dòng)機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 課題研究背景及意義18-19
• 1.5 本文研究方法與內(nèi)容安排19-20
• 1.5.1 本文研究方法19-20
• 1.5.2 章節(jié)內(nèi)容安排20
• 1.6 本章小結(jié)20-21
• 2 4RSR機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)與分析21-43
• 2.1 機(jī)構(gòu)的提出和結(jié)構(gòu)組成21-23
• 2.1.1 機(jī)構(gòu)的提出21-22
• 2.1.2 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成22-23
• 2.2 4RSR機(jī)構(gòu)自由度23-26
• 2.2.1 自由度計(jì)算公式23
• 2.2.2 自由度的確定23-25
• 2.2.3 4RSR機(jī)構(gòu)的變形25-26
• 2.3 4RSR機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析26-35
• 2.3.1 機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.3.2 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析29-35
• 2.4 4RSR機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性分析35-41
• 2.4.1 穩(wěn)定性分析原理35-36
• 2.4.2 機(jī)構(gòu)ZMP數(shù)學(xué)模型36-38
• 2.4.3 參數(shù)對(duì)ZMP點(diǎn)的影響分析38-41
• 2.5 本章小結(jié)41-43
• 3 4RSR機(jī)構(gòu)的建模與仿真43-59
• 3.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)43-44
• 3.2 ADAMS仿真軟件44-45
• 3.3 4RSR機(jī)構(gòu)的建模與運(yùn)動(dòng)仿真45-57
• 3.3.1 ADAMS仿真模型的建立45-49
• 3.3.2 ADAMS仿真分析49-57
• 3.4 本章小結(jié)57-59
• 4 4RSR機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)59-77
• 4.1 功能規(guī)劃59-63
• 4.1.1 Arduino簡(jiǎn)介59-60
• 4.1.2 LabVIEW簡(jiǎn)介60-61
• 4.1.3 4RSR機(jī)構(gòu)功能規(guī)劃61-63
• 4.2 控制系統(tǒng)硬件組成63-72
• 4.2.1 運(yùn)動(dòng)控制器63-65
• 4.2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)65-66
• 4.2.3 L298P Motor Shield電機(jī)驅(qū)動(dòng)板66-68
• 4.2.4 電位器68-69
• 4.2.5 APC220無(wú)線通訊模塊69-71
• 4.2.6 電路連接圖71-72
• 4.3 軟件結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)置72-74
• 4.3.1 軟件結(jié)構(gòu)72-73
• 4.3.2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置73-74
• 4.4 人機(jī)交互界面開(kāi)發(fā)74-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 5 樣機(jī)制作與調(diào)試77-87
• 5.1 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工77-81
• 5.1.1 頂板與側(cè)板設(shè)計(jì)與加工77-78
• 5.1.2 球副的設(shè)計(jì)與加工78-80
• 5.1.3 樣機(jī)裝配80-81
• 5.2 樣機(jī)調(diào)試81-85
• 5.2.1 實(shí)物樣機(jī)調(diào)試81-83
• 5.2.2 波形顯示83-85
• 5.3 本章小結(jié)85-87
• 6 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 全文總結(jié)87-88
• 6.2 研究展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 附錄A93-95
• 附錄B95-97
• 附錄C97-101
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果101-105
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集105

【參考文獻(xiàn)】

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2 張明路,丁承君,段萍;移動(dòng)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J];河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2004年02期

3 楊斌久;蔡光起;羅繼曼;朱春霞;;少自由度并聯(lián)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀[J];機(jī)床與液壓;2006年05期

4 吳琳;譚營(yíng);唐建;;運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展與展望[J];機(jī)床與液壓;2007年07期

5 徐國(guó)華,譚民;移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢(shì)[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2001年03期

6 李開(kāi)生,張慧慧,費(fèi)仁元,宗光華;機(jī)器人控制器體系結(jié)構(gòu)研究的現(xiàn)狀和發(fā)展[J];機(jī)器人;2000年03期

7 劉明堯,談大龍,李斌;可重構(gòu)模塊化機(jī)器人現(xiàn)狀和發(fā)展[J];機(jī)器人;2001年03期

8 王天然,曲道奎;工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)[J];機(jī)器人;2002年03期

9 陳強(qiáng);黃勇;胡曉娟;;并聯(lián)機(jī)器人控制方法研究現(xiàn)狀[J];機(jī)械工程師;2010年02期

10 龍斌,毛立民,孫志宏,陳革;國(guó)外自主變結(jié)構(gòu)模塊機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2005年05期

  本文關(guān)鍵詞：多面體4RSR變形移動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：321394