本文關(guān)鍵詞：五自由度全方位移動機器人研究

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【摘要】：全方位輪不同于普通輪式結(jié)構(gòu),采用多組全方位輪式結(jié)構(gòu)的全方位移動平臺擁有在二維平面上全向移動的特點。以全方位移動平臺搭建的操作機構(gòu)能夠方便快捷地實現(xiàn)多個作業(yè)任務點的工作,擴展了機器人的工作空間,同時還大大提高了效率。本文旨在研究以全方位輪為基體的五自由度移動機器人的結(jié)構(gòu)設計及相關(guān)運動學和誤差的分析,并通過實驗驗證機構(gòu)設計的合理性和實用性。首先對實驗室自主開發(fā)的MY系列全方位輪式結(jié)構(gòu)進行了全面系統(tǒng)的介紹,在綜合考慮各MY輪優(yōu)缺點的基礎上提出了新型全方位輪式結(jié)構(gòu),即MY3輪。該輪式結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上做了很大改進,尤其是將傳統(tǒng)的串聯(lián)式安裝方式改為并聯(lián)式。同時通過對該輪的有限元分析,驗證了新輪式結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。以此為基礎,提出了五自由度全方位移動機器人,即以四組MY3輪組成的移動平臺上搭建了具有兩個自由度的并聯(lián)操作機構(gòu)。根據(jù)作業(yè)任務要求,介紹了該并聯(lián)機構(gòu)主要機械零部件的選型和機器人各驅(qū)動電機的選型。最后制作了該機器人的實驗樣機。基于提出的五自由度全方位移動機器人,建立移動平臺的運動學模型。同時分析在不考慮自轉(zhuǎn)的情況下該平臺的速度各向異性問題,驗證了運動學模型的正確性,也能為以后的路徑規(guī)劃等問題提供幫助。建立并聯(lián)操作機構(gòu)的運動學模型,通過仿真證明了該數(shù)學模型的正確性,得到的驅(qū)動電機的速度曲線也可以為實現(xiàn)機構(gòu)的實時運動控制提供幫助。針對高精度作業(yè)的要求,運用閉環(huán)微分矢量法對并聯(lián)機構(gòu)的誤差進行了分析。通過仿真定量分析位姿誤差與結(jié)構(gòu)、位姿參數(shù)之間的影響關(guān)系,證明了位姿變化范圍與結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇的合理性,也為實現(xiàn)高精度作業(yè)打下了良好的理論基礎。對實驗樣機進行了舉升翻轉(zhuǎn)實驗和模擬裝配實驗,誤差在允許范圍內(nèi),能夠完成相關(guān)的作業(yè)任務,實驗驗證了機器人設計的合理性。
【學位授予單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

【參考文獻】

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本文編號：1263367