隨著我國航天技術(shù)的發(fā)展,空間機(jī)械臂越來越多地被應(yīng)用到航天任務(wù)中去。由于空間環(huán)境的特殊性以及不確定性,機(jī)械臂需要輕量可靠,且具有一定的自主性,較高的絕對定位精度以及工作效率,因此需要對其進(jìn)行更加深入的探討。本文在前人理論的基礎(chǔ)之上,對機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)建模以及運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法進(jìn)行了研究。以偏置型6R解耦機(jī)械臂為研究對象,采用軸不變量的理論,建立了迭代式的正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。在此基礎(chǔ)上通過構(gòu)建OBB層次包圍盒進(jìn)行碰撞檢測,從而保證機(jī)械臂在運(yùn)動(dòng)規(guī)劃時(shí)的安全性。為提高求逆精度,采用基于Ju-Gibbs四元數(shù)的Dixon消元法進(jìn)行逆解的計(jì)算。為了進(jìn)一步提高運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算的精度并滿足工程測量可實(shí)現(xiàn)性的要求,采用基于固定軸不變量的結(jié)構(gòu)精測方法,使用激光跟蹤儀得到精測結(jié)果,從而建立精確的D-H系并獲取D-H參數(shù)。針對機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)顫動(dòng)的情況,使用Ju-Kane迭代式的動(dòng)力學(xué)方程對機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)進(jìn)行建模,并在后續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃中考慮機(jī)械臂的轉(zhuǎn)軸承受力矩小于電機(jī)最大驅(qū)動(dòng)力矩這一約束,從而保證機(jī)械臂在實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性。基于上述研究內(nèi)容編寫C++仿真軟件,并進(jìn)行基于固定軸不變量的精測實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)方程...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 背景和意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.0 解耦機(jī)械臂構(gòu)型研究現(xiàn)狀
        1.2.1 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 機(jī)械臂精密測量研究現(xiàn)狀
        1.2.3 機(jī)械臂碰撞檢測研究現(xiàn)狀
        1.2.4 機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.2.5 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.3 論文結(jié)構(gòu)及安排
        1.3.1 本文的研究內(nèi)容
        1.3.2 本文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)與碰撞檢測
    2.1 引言
    2.2 機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
        2.2.2 旋轉(zhuǎn)變換
        2.2.3 歐拉四元數(shù)
    2.3 機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)求解
        2.3.1 正運(yùn)動(dòng)學(xué)流程
        2.3.2 正運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
    2.4 機(jī)械臂碰撞檢測
        2.4.1 幾何體凸分解
        2.4.2 計(jì)算OBB包圍盒
        2.4.3 建立層次二叉樹
        2.4.4 碰撞檢測仿真
    2.5 本章小結(jié)
第三章 機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
    3.1 引言
    3.2 基于軸不變量的D-H系和D-H參數(shù)的確定
    3.3 機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
        3.3.1 位置逆解
            3.3.1.1 歐幾里德范數(shù)消元法
            3.3.1.2 基于Ju-Gibbs四元數(shù)的Dixon矩陣消元法
        3.3.2 姿態(tài)逆解
    3.4 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)
        3.4.1 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
        3.4.2 正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)互驗(yàn)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 機(jī)械臂結(jié)構(gòu)精密測量原理及實(shí)驗(yàn)
    4.1 引言
    4.2 基于固定軸不變量的D-H參數(shù)的精密測量理論
        4.2.1 基座參考系的測量
        4.2.2 軸不變量的測量
        4.2.3 基于固定軸不變量的D-H系和D-H參數(shù)的確定
    4.3 基于軸不變量的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)參數(shù)精密測量實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)概述
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)過程
        4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于Ju-Kane法的機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模
    5.1 引言
    5.2 空間機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模
        5.2.1 Ju-Kane方程介紹
        5.2.2 Ju-Kane法建模流程
    5.3 電機(jī)力矩的安全性檢測
    5.4 動(dòng)力學(xué)仿真
    5.5 本章小結(jié)
第六章 基于A^*算法的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃
    6.1 引言
    6.2 A^*運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法
        6.2.1 機(jī)械臂規(guī)劃空間
        6.2.2 算法原理
        6.2.3 算法流程
    6.3 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃仿真
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3806984