本文關(guān)鍵詞：多自由度串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文研究的主要內(nèi)容為7自由度串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析與仿真。在查看大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)并運(yùn)用D-H參數(shù)法和旋量法分別建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解的方法。利用D-H參數(shù)法計(jì)算運(yùn)動(dòng)學(xué)正解時(shí),首先根據(jù)連桿之間的相互關(guān)系和關(guān)節(jié)類型建立D-H坐標(biāo)系,在此基礎(chǔ)上確定各個(gè)坐標(biāo)系的參數(shù)并建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣,最后把各個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣相疊加得到該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解。利用旋量法計(jì)算運(yùn)動(dòng)學(xué)正解時(shí),首先建立基坐標(biāo)系并確定各個(gè)關(guān)節(jié)軸線的單位向量,再根據(jù)連桿的位置找出各個(gè)連桿上的點(diǎn),帶入到運(yùn)動(dòng)旋量的指數(shù)矩陣中,根據(jù)機(jī)器人的初始位姿建立其末端的初始位姿矩陣,最后把得到的運(yùn)動(dòng)旋量的指數(shù)矩陣與初始位姿矩陣依次連乘得到該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解。在得到的兩組正解的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真,以對(duì)比D-H參數(shù)法和旋量法的異同和各自的優(yōu)缺點(diǎn):兩者需要建立坐標(biāo)系的個(gè)數(shù)不同;一般情況下兩種方法建立的基坐標(biāo)系位置不同;D-H參數(shù)法建立初始位置關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角可能不為零,而旋量法必為零;D-H參數(shù)法不能描述相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系沿y軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng);旋量法在后續(xù)計(jì)算過程中造成的累計(jì)誤差較小。通過分析得出旋量法在運(yùn)動(dòng)學(xué)正解計(jì)算時(shí)具有一定的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)動(dòng)學(xué)的逆解分析與仿真部分以旋量法建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解為基礎(chǔ),采用位姿分離法與幾何法以及最短行程原則相結(jié)合的方法,分析計(jì)算其運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。這種算法能夠得到第2,3,4,5,6,7個(gè)關(guān)節(jié)的解析解以及第1個(gè)關(guān)節(jié)的數(shù)值解,集計(jì)算和優(yōu)化為一體,計(jì)算過程也比較簡(jiǎn)單,效率及精度高。逆解的仿真采用單點(diǎn)仿真和連續(xù)點(diǎn)仿真兩種方法,其中單點(diǎn)的仿真能夠估算該方法的計(jì)算精度,連續(xù)點(diǎn)仿真證實(shí)該方法的連續(xù)性�；谶\(yùn)動(dòng)學(xué)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化分析部分,首先運(yùn)用蒙特卡羅法計(jì)算得到工作空間點(diǎn)云圖,根據(jù)工作空間點(diǎn)云圖進(jìn)行分層計(jì)算,采用子空間體積的疊加方法得到該機(jī)器人工作空間的總體積,然后以工作空間體積為分析基礎(chǔ),在單個(gè)連桿長(zhǎng)度以及組合連桿長(zhǎng)度改變的情況下分析工作空間體積的變化規(guī)律,為后續(xù)綜合各方面因素確定優(yōu)化方案提供參考。
【關(guān)鍵詞】：串聯(lián)機(jī)器人 D-H參數(shù)法 旋量法 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解 工作空間體積
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 串聯(lián)機(jī)器人的發(fā)展概況10-11
• 1.3 串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)正解的研究方法12
• 1.3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的國內(nèi)外研究方法12-15
• 1.4 課題研究的目的和意義15-16
• 1.5 課題的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 D-H參數(shù)法計(jì)算運(yùn)動(dòng)學(xué)正解17-22
• 2.2.1 坐標(biāo)系的建立18
• 2.2.2 幾何參數(shù)的確立18
• 2.2.3 齊次變換矩陣的建立18-19
• 2.2.4 D-H參數(shù)法求解7自由度串聯(lián)機(jī)器運(yùn)動(dòng)學(xué)正解19-22
• 2.3 旋量法求解串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解22-26
• 2.3.1 旋量法的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模22-23
• 2.3.2 旋量法求解7自由度串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解23-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 兩種方法計(jì)算運(yùn)動(dòng)學(xué)正解的對(duì)比分析27-41
• 3.1 引言27
• 3.2 基于D-H參數(shù)法的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解仿真分析27-33
• 3.2.1 末端執(zhí)行器位置仿真28-31
• 3.2.2 末端執(zhí)行器姿態(tài)仿真31-33
• 3.3 基于旋量法計(jì)算所得正解仿真分析33-39
• 3.3.1 末端執(zhí)行器位置仿真34-37
• 3.3.2 末端執(zhí)行器姿態(tài)仿真37-39
• 3.4 兩種方法的比較分析39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 7 自由度串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解計(jì)算41-49
• 4.1 引言41
• 4.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解計(jì)算41-46
• 4.3 逆解仿真46-48
• 4.3.1 單點(diǎn)的數(shù)值仿真46-47
• 4.3.2 連續(xù)點(diǎn)的數(shù)值仿真47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 基于工作空間的參數(shù)優(yōu)化分析49-59
• 5.1 引言49
• 5.2 基于蒙特卡羅法的工作空間仿真49-51
• 5.3 工作空間體積的計(jì)算51-53
• 5.4 連桿長(zhǎng)度對(duì)工作空間體積的影響分析53-58
• 5.4.1 單個(gè)連桿長(zhǎng)度對(duì)工作空間體積的影響規(guī)律分析53-56
• 5.4.2 分組分析連桿對(duì)工作空間體積的影響規(guī)律56-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單65-66
• 致謝66

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  本文關(guān)鍵詞：多自由度串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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