發(fā)布時間：2017-11-13 22:15

  本文關(guān)鍵詞：三臂機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析及軌跡規(guī)劃研究

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【摘要】：隨著空間技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展,空間機(jī)器人在未來的空間探測中必將發(fā)揮重要的作用。能在空間站外爬行的小型機(jī)器人,可用于空間站外部結(jié)構(gòu)的檢測和維修,能靈活解決一些空間站大型機(jī)械臂無法實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。本課題以一種可以利用空間站外的扶手桿做攀爬運(yùn)動的三臂機(jī)器人為研究對象,主要研究該機(jī)器人在空間桁架結(jié)構(gòu)中的攀爬過渡過程。根據(jù)三臂機(jī)器人的在軌任務(wù)要求,基于坐標(biāo)變換對機(jī)器人的攀爬過渡進(jìn)行了空間描述,然后采用改進(jìn)的D-H法建立了機(jī)器人做攀爬運(yùn)動的連桿坐標(biāo)系,得到其正運(yùn)動學(xué)模型。在計(jì)算機(jī)器人的逆運(yùn)動學(xué)時,根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動環(huán)境分類討論。當(dāng)機(jī)器人在平面內(nèi)沿直線運(yùn)動時,將機(jī)器人攀爬過渡簡化為4自由度機(jī)械臂,用幾何法求逆解;在三維空間中運(yùn)動時,如果機(jī)器人的運(yùn)動環(huán)境較簡單時將機(jī)器人攀爬過渡簡化為6自由度的機(jī)械臂,對該6自由度機(jī)械臂求逆運(yùn)動學(xué)解,如果機(jī)器人攀爬過渡的桁架間有障礙,按照8個自由度的機(jī)械臂分析,利用基于投影梯度法的逆運(yùn)動學(xué)求解方法,根據(jù)機(jī)器人的具體要求建立約束方程,求解冗余自由度機(jī)械臂的逆解。根據(jù)機(jī)器人夾持的扶手桿都為方形的特點(diǎn),將求解機(jī)器人攀爬過渡時的可夾持區(qū)域簡化為求扶手桿軸線與機(jī)器人可達(dá)工作空間的交集,研究分析了求可達(dá)工作空間與扶手桿軸線交集的求解方法后,根據(jù)可夾持區(qū)域的幾何特征,提出了基于可夾持區(qū)域分類的夾持點(diǎn)規(guī)劃方法。研究了機(jī)器人關(guān)節(jié)空間中點(diǎn)到點(diǎn)的軌跡規(guī)劃方法,以B樣條函數(shù)作為機(jī)器人軌跡規(guī)劃的插值函數(shù),并利用遺傳算法求解機(jī)器人的關(guān)節(jié)空間時間優(yōu)化軌跡。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1182626