本文關(guān)鍵詞：基于UG和ADAMS的五自由度機(jī)器人手臂的空間軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：沈工機(jī)器人研究所與北方裝備有限公司共同研發(fā)特種防爆機(jī)器人手臂Ⅰ型,設(shè)計(jì)目的是能夠完成在危險(xiǎn)環(huán)境下抓取易爆物體放到目標(biāo)位置的任務(wù)。隨著機(jī)器人技術(shù)研究的深入,機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃則顯得十分重要,本文針對(duì)五自由度特種防爆機(jī)器人手臂進(jìn)行軌跡優(yōu)化研究,具體的解決方法及結(jié)果如下:一、針對(duì)五自由度特種防爆機(jī)器人手臂設(shè)計(jì)效率較低的問(wèn)題,利用UG軟件對(duì)五自由度特種防爆機(jī)器人手臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)仿真,完成特種防爆機(jī)器人手臂的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)化模型庫(kù);并在裝配模塊中建立裝配仿真,對(duì)機(jī)器人手臂的各零件的運(yùn)動(dòng)空間情況和干涉情況分析,加快的機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程、降低了成本。二、針對(duì)五自由度特種防爆機(jī)器人手臂各關(guān)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)問(wèn)題,利用D-H方法建立五自由度特種防爆機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)空間坐標(biāo)系,建立特種防爆機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求出正解、反解;利用正、反解以實(shí)現(xiàn)各關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)目的。三、針對(duì)五自由度特種防爆機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生較大振動(dòng)問(wèn)題,利用拉格朗日動(dòng)力學(xué)方法建立特種防爆機(jī)器人手臂動(dòng)力學(xué)方程,并在Matlab/Simulink環(huán)境下結(jié)合S-函數(shù)對(duì)特種防爆機(jī)器人手臂進(jìn)行了簡(jiǎn)單的動(dòng)力學(xué)分析。特種防爆機(jī)器人手臂的角加速度變化曲線中可以得到機(jī)器人手臂的起始和目標(biāo)時(shí)刻角加速度值都不為零,得出特種防爆機(jī)器人手臂在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)、沖擊。四、針對(duì)五自由度特種防爆機(jī)器人手臂進(jìn)行軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì),在關(guān)節(jié)空間坐標(biāo)系下基于五次多項(xiàng)式插值法對(duì)五自由度特種防爆機(jī)器人手臂進(jìn)行軌跡規(guī)劃,五次多項(xiàng)式不僅可以保證機(jī)器人手臂在起始位置、目標(biāo)位置、關(guān)鍵點(diǎn)位置的角度、角速度、角加速度的連續(xù)性、大小;并在Adams軟件對(duì)其進(jìn)行仿真分析,得到各關(guān)節(jié)的角度、角速度、角加速度變化曲線,并以特種防爆機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)平均加加速度為目標(biāo)函數(shù),進(jìn)行軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì),使機(jī)器人手臂達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)的目的。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)器人手臂 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 動(dòng)力學(xué)分析 軌跡規(guī)劃 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景及意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 五自由度機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)仿真17-26
• 2.1 UG軟件的介紹17
• 2.2 機(jī)器人手臂整體結(jié)構(gòu)17-18
• 2.3 機(jī)器人手臂零件仿真18-23
• 2.4 機(jī)器人手臂的裝配仿真23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-26
• 第3章 五自由度機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析26-42
• 3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)概述26-32
• 3.1.1 機(jī)器人手臂位姿描述27-28
• 3.1.2 機(jī)器人手臂坐標(biāo)變換28-32
• 3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析32-40
• 3.2.1 連桿參數(shù)和連桿坐標(biāo)系32-34
• 3.2.2 正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析34-37
• 3.2.3 反運(yùn)動(dòng)學(xué)分析37-40
• 3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真40-41
• 3.3.1 Robotics Toolbox介紹40
• 3.3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 五自由度機(jī)器人手臂動(dòng)力學(xué)分析42-55
• 4.1 機(jī)器人手臂動(dòng)力學(xué)介紹42-47
• 4.1.1 牛頓—?dú)W拉方法42-45
• 4.1.2 拉格朗日方程45-47
• 4.2 動(dòng)力學(xué)方程47-51
• 4.3 基于Matlab/Simulink特種防爆機(jī)器人手臂動(dòng)力學(xué)仿真51-54
• 4.3.1 Matlab/Simulink介紹51-52
• 4.3.2 S-Function介紹52
• 4.3.3 動(dòng)力學(xué)仿真模型52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 五自由度機(jī)器人手臂軌跡規(guī)劃55-74
• 5.1 軌跡規(guī)劃的概述55
• 5.2 笛卡爾空間軌跡規(guī)劃55-59
• 5.3 關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃59-63
• 5.3.1 三次多項(xiàng)式插值59-62
• 5.3.2 五次多項(xiàng)式插值62-63
• 5.4 五自由度機(jī)器人手臂的軌跡規(guī)劃63-64
• 5.5 基于Adams特種防爆機(jī)器人手臂軌跡仿真64-69
• 5.6 五自由度機(jī)器人手臂軌跡優(yōu)化69-73
• 5.6.1 機(jī)器人手臂軌跡優(yōu)化概述69-70
• 5.6.2 機(jī)器人手臂軌跡優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)70-71
• 5.6.3 基于改進(jìn)的Newton法尋優(yōu)71-73
• 5.7 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果80-81
• 致謝81-82

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本文編號(hào)：1092700