本文選題：ROV模擬器　切入點(diǎn)：7功能機(jī)械手臂　出處：《天津理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：目前ROV(水下機(jī)器人)在海洋研究與開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛。但是因海洋環(huán)境復(fù)雜,導(dǎo)致操作ROV作業(yè)難度極高,對(duì)ROV操控人員的培訓(xùn)也非常困難。本研究中所涉及的“ROV水下作業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)”使得在陸地上對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行崗位培訓(xùn)成為可能。作業(yè)人員通過(guò)“ROV水下作業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)”,認(rèn)識(shí)和感知ROV水下操作的要求和作業(yè)流程,學(xué)習(xí)操作規(guī)程;最終提高作業(yè)效率和作業(yè)安全性。7功能機(jī)械手是“ROV水下作業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)”的重要組成部分,作業(yè)人員通過(guò)對(duì)ROV模擬培訓(xùn)系統(tǒng)機(jī)械手的操作,完成ROV機(jī)械手的操作培訓(xùn),預(yù)演ROV機(jī)械手在海底作業(yè)的操作。本研究圍繞“ROV水下作業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)”中七功能機(jī)械手(6R+1,串聯(lián)機(jī)器人,1為手爪開(kāi)合自由度)的設(shè)計(jì)展開(kāi)研究。應(yīng)用Auto-cad、Solidworks等機(jī)械設(shè)計(jì)軟件完成了,七功能機(jī)械手臂,機(jī)械結(jié)構(gòu),傳動(dòng)方式的設(shè)計(jì)。通過(guò)Ansys有限元分析軟件的拓?fù)鋬?yōu)化完成了對(duì)機(jī)械手臂,主要部件的輕量化設(shè)計(jì);并利用有限元軟件校核了7功能機(jī)械手臂關(guān)鍵零件的剛、強(qiáng)度,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。完成了相關(guān)電機(jī)的選型設(shè)計(jì)計(jì)算。應(yīng)用D-H方法建立了機(jī)械手臂連桿坐標(biāo)系,得到機(jī)械手臂末端執(zhí)行器相對(duì)于固定基座的轉(zhuǎn)換矩陣,求得6自由度機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解;通過(guò)數(shù)值迭代法進(jìn)行了機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的求解。采用Matlab對(duì)關(guān)節(jié)機(jī)器人工作空間進(jìn)行了仿真,運(yùn)用Matlab機(jī)器人工具箱,建立了機(jī)械手臂的仿真模型,求得機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解以及逆解。分析、驗(yàn)證了機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,判斷了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正確性。結(jié)合本文中所推導(dǎo)的機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,采用基于蒙特卡洛法的七功能機(jī)械手臂工作空間求取方法,結(jié)合Matlab軟件仿真,求得7功能機(jī)械手臂的工作空間。
[Abstract]:At present, ROV (underwater vehicle) is more and more widely used in marine research and development. However, because of the complexity of marine environment, it is very difficult to operate ROV. It is also very difficult to train ROV operators. The "ROV underwater Operation training system" mentioned in this study makes it possible to train operators on land. Operators use the "ROV underwater Operation training system". "to understand and perceive the requirements and processes of ROV underwater operations, Learning the operation rules; finally improving the work efficiency and work safety .7 functional manipulator is an important part of the "ROV underwater training system", the operator through the ROV simulation training system manipulator operation, Complete ROV manipulator operation training, This study focuses on the design of a seven-function manipulator in "ROV underwater training system" (6R1, with the series robot "1" as the opening and closing degrees of freedom of the hand). The software of mechanical design such as Auto-cadSolidworks is used to complete the research. Seven function mechanical arm, mechanical structure, transmission mode design. Through the Ansys finite element analysis software topology optimization to complete the mechanical arm, the main component lightweight design; The stiffness and strength of the key components of the 7 function mechanical arm are checked by using the finite element software, and the rationality of the design is verified. The selection design calculation of the related motor is completed, and the coordinate system of the connecting rod of the mechanical arm is established by using the D-H method. The conversion matrix of the end actuator of the manipulator relative to the fixed base is obtained and the kinematic positive solution of the 6-DOF manipulator is obtained. The inverse kinematics solution of manipulator kinematics is solved by numerical iterative method. The workspace of joint robot is simulated by Matlab, and the simulation model of robot arm is established by using Matlab robot toolbox. The forward and inverse kinematics solutions of the robot are obtained. The kinematics equation of the manipulator is verified and the kinematics equation is judged by analyzing the kinematics equation of the robot. Based on Monte Carlo method, the workspace of seven function mechanical arm is obtained by combining with Matlab software simulation.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：1606303