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

【摘要】：隨著移動機器人的迅速發(fā)展,機器人的構(gòu)型在一定程度上有了很高的突破。以多面體為移動本體的移動機器人能夠通過多面體自身的各種變形實現(xiàn)機器人的形狀變化以及移動步態(tài),這類機器人易于存放和運輸,可操作性強。隨著信息技術(shù)教育課程與教材改革的深入,機器人教育目前已經(jīng)走進青少年科技教育領(lǐng)域,在科技教學(xué)上采用變形能力強,結(jié)構(gòu)突出的機器人,進而讓青少年學(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機構(gòu),以此為研究對象,對其進行運動分析及控制研究。 首先,本文以截角六面體為原型,對4RSR機構(gòu)的結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計,基于該機構(gòu)的構(gòu)型,對機構(gòu)進行了自由度的分析、機構(gòu)的運動模式分析,建立了機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,按照其運動模式分析了機構(gòu)的運動原理,從機構(gòu)運動學(xué)的角度進行了運動學(xué)理論分析計算。根據(jù)機構(gòu)的運動原理采用零力矩點(ZMP)對機構(gòu)進行了穩(wěn)定性分析,討論了機構(gòu)中不同參數(shù)對機構(gòu)滾動能力的影響,得到了機構(gòu)實現(xiàn)翻滾的條件。 其次,為了驗證4RSR機構(gòu)的運動理論結(jié)果的正確性,對該機構(gòu)建立了虛擬樣機,通過ADAMS仿真分析軟件對機構(gòu)進行了運動能力的仿真,結(jié)果證明了理論分析的正確性,也通過一些仿真曲線得到了機構(gòu)的運動規(guī)律和驅(qū)動力矩,為機構(gòu)的驅(qū)動控制提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。 然后,基于4RSR機構(gòu)的運動特點,設(shè)計了機構(gòu)的控制策略,包括硬件的選型和軟件的選擇,采用Arduino UNO作為機構(gòu)控制的硬件,LabVIEW作為機構(gòu)控制的上位機軟件,搭建了機構(gòu)控制系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu),對機構(gòu)的運動進行了參數(shù)設(shè)置,開發(fā)出機構(gòu)的單步控制和滾動控制功能的人機交互用戶界面。 最后,對4RSR機構(gòu)的主要零部件進行了設(shè)計與加工,制作出實物樣機,進行了實驗調(diào)試,實現(xiàn)了機構(gòu)的變形移動功能,驗證了機構(gòu)理論分析的正確性。
【關(guān)鍵詞】：4RSR機構(gòu) 運動學(xué) ZMP點 虛擬樣機 LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：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 多面體變形移動機構(gòu)研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 移動機構(gòu)運動控制研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 運動控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 移動機構(gòu)運動控制研究現(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機構(gòu)方案設(shè)計與分析21-43
• 2.1 機構(gòu)的提出和結(jié)構(gòu)組成21-23
• 2.1.1 機構(gòu)的提出21-22
• 2.1.2 機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成22-23
• 2.2 4RSR機構(gòu)自由度23-26
• 2.2.1 自由度計算公式23
• 2.2.2 自由度的確定23-25
• 2.2.3 4RSR機構(gòu)的變形25-26
• 2.3 4RSR機構(gòu)的運動學(xué)分析26-35
• 2.3.1 機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.3.2 機構(gòu)的運動學(xué)分析29-35
• 2.4 4RSR機構(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 機構(gòu)ZMP數(shù)學(xué)模型36-38
• 2.4.3 參數(shù)對ZMP點的影響分析38-41
• 2.5 本章小結(jié)41-43
• 3 4RSR機構(gòu)的建模與仿真43-59
• 3.1 虛擬樣機技術(shù)43-44
• 3.2 ADAMS仿真軟件44-45
• 3.3 4RSR機構(gòu)的建模與運動仿真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機構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計59-77
• 4.1 功能規(guī)劃59-63
• 4.1.1 Arduino簡介59-60
• 4.1.2 LabVIEW簡介60-61
• 4.1.3 4RSR機構(gòu)功能規(guī)劃61-63
• 4.2 控制系統(tǒng)硬件組成63-72
• 4.2.1 運動控制器63-65
• 4.2.2 驅(qū)動電機65-66
• 4.2.3 L298P Motor Shield電機驅(qū)動板66-68
• 4.2.4 電位器68-69
• 4.2.5 APC220無線通訊模塊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 人機交互界面開發(fā)74-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 5 樣機制作與調(diào)試77-87
• 5.1 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工77-81
• 5.1.1 頂板與側(cè)板設(shè)計與加工77-78
• 5.1.2 球副的設(shè)計與加工78-80
• 5.1.3 樣機裝配80-81
• 5.2 樣機調(diào)試81-85
• 5.2.1 實物樣機調(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89-93
• 附錄A93-95
• 附錄B95-97
• 附錄C97-101
• 作者簡歷及攻讀碩士學(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】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱利輝;鄒軒;徐新華;;基于LabVIEW的直流電機速度控制系統(tǒng)[J];儀器儀表用戶;2006年01期

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

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

4 吳琳;譚營;唐建;;運動控制技術(shù)發(fā)展與展望[J];機床與液壓;2007年07期

5 徐國華,譚民;移動機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2001年03期

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

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

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

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

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

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本文編號：321394