本文關(guān)鍵詞：串聯(lián)機(jī)械臂柔性多體動(dòng)力學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 柔性機(jī)械臂 改進(jìn)D-H法 工作空間 多體動(dòng)力學(xué) 模態(tài)綜合

【摘要】：串聯(lián)機(jī)械臂(Serial Manipulator)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制方便、安裝和維護(hù)成本低廉等優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)成為工業(yè)應(yīng)用最廣泛的機(jī)械結(jié)構(gòu)。本文以一類(lèi)自主研發(fā)的七自由度串聯(lián)機(jī)械臂(7 DOF Serial Manipulator,簡(jiǎn)稱7DSM)為研究對(duì)象。從多體動(dòng)力學(xué)角度,對(duì)機(jī)械臂性能進(jìn)行系統(tǒng)研究,為機(jī)械臂性能分析提供必要的理論依據(jù),對(duì)深入研究此類(lèi)機(jī)器人具有重要指導(dǎo)意義。論文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:1、設(shè)計(jì)一種七自由度串聯(lián)機(jī)械臂,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有3-1-3自由度分布,大臂偏置,相鄰軸線垂直正交。2、針對(duì)了傳統(tǒng)D-H法存在的建模不靈活的問(wèn)題,提出一種改進(jìn)的D-H法。并應(yīng)用在該機(jī)械臂的建模過(guò)程中,保持了手腕關(guān)節(jié)坐標(biāo)完整性,克服傳統(tǒng)的D-H法建模的局限性。應(yīng)用于7DSM機(jī)械臂系統(tǒng),論證了改進(jìn)的D-H法有效性。3、合關(guān)節(jié)變量逐點(diǎn)搜索法與Monte Carlo法,提出基于Monte Carlo法的概率插值方法,求解工作空間形狀。并論證了該方法在求解偏置多自由度機(jī)構(gòu)工作空間的優(yōu)越性。4、基于Lagrange法建立多體動(dòng)力學(xué)模型,綜合考慮臂桿和關(guān)節(jié)柔性,建立串聯(lián)機(jī)械臂的多體動(dòng)力學(xué)模型,在指數(shù)映射的理論基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了用李群理論表示的Lagrange方程。5、為了進(jìn)一步降低求解難度,采用多層多級(jí)子結(jié)構(gòu)法對(duì)模型做進(jìn)一步簡(jiǎn)化,采用Lancozos算法,求解子結(jié)構(gòu)特征值。研究了不同空心系數(shù)和位姿對(duì)系統(tǒng)固有頻率的影響。6、采用Matlab、Ansys、Adams多環(huán)境,對(duì)剛?cè)狁詈夏Ｐ瓦M(jìn)行聯(lián)合仿真,分析了臂桿柔性和關(guān)節(jié)柔性對(duì)系統(tǒng)的固有頻率和動(dòng)力學(xué)性能產(chǎn)生影響。
【關(guān)鍵詞】：柔性機(jī)械臂 改進(jìn)D-H法 工作空間 多體動(dòng)力學(xué) 模態(tài)綜合
【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(lèi)號(hào)】：TP241
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 串聯(lián)機(jī)械臂研究背景10-12
• 1.2 串聯(lián)機(jī)械臂研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)12-17
• 1.2.1 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)建模及分析理論12-13
• 1.2.2 工作空間區(qū)域搜索理論13-14
• 1.2.3 機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模理論14-15
• 1.2.4 柔性機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模理論15-16
• 1.2.5 模態(tài)分析與模態(tài)綜合理論16-17
• 1.3 本文的研究意義17-18
• 1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 第2章 7DSM機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)19-28
• 2.1 七自由度串聯(lián)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 D-H法存在的問(wèn)題及改進(jìn)D-H法20-23
• 2.3 7DSM機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)建模23-25
• 2.4 7DSM機(jī)械臂采用D-H法和改進(jìn)D-H法建模對(duì)比25-27
• 2.5 小結(jié)27-28
• 第3章 7DSM機(jī)械臂工作空間28-43
• 3.1 串聯(lián)機(jī)械臂工作空間28
• 3.2 工作空間的計(jì)算方法28-33
• 3.2.1 逐點(diǎn)搜索法28-30
• 3.2.2 Monte Carlo法30
• 3.2.3 點(diǎn)云密度調(diào)整判據(jù)30-31
• 3.2.4 基于Monte Carlo法的概率插值算法31-33
• 3.3 偏置機(jī)械臂工作空間凹坑現(xiàn)象33-34
• 3.4 基于Monte Carlo法的改進(jìn)工作空間搜索算法34-36
• 3.5 7DSM機(jī)械臂工作空間體積36-37
• 3.6 7DSM機(jī)械臂工作空間數(shù)值仿真37-42
• 3.7 本章小結(jié)42-43
• 第4章 7DSM機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)模型43-69
• 4.1 基于Lagrange方程的機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)模型43-47
• 4.1.1 梁精確動(dòng)力學(xué)建模43-46
• 4.1.2 關(guān)節(jié)精確動(dòng)力學(xué)建模46-47
• 4.2 基于Lagrange法的遞推動(dòng)力學(xué)建模方法47-51
• 4.3 具有明顯物理意義的李群遞推動(dòng)力學(xué)建模51-55
• 4.3.1 基于李群理論的剛性體遞推動(dòng)力學(xué)建模53
• 4.3.2 基于李群理論的柔性多體動(dòng)力學(xué)建模53-55
• 4.4 李群理論表示的Lagrange方程55-62
• 4.5 7DSM機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)仿真62-68
• 4.6 本章小結(jié)68-69
• 第5章 7DSM機(jī)械臂模態(tài)分析與綜合69-85
• 5.1 模態(tài)綜合方法概述69
• 5.2 模態(tài)綜合技術(shù)原理69-71
• 5.3 7DSM機(jī)械臂子結(jié)構(gòu)模態(tài)分析71-72
• 5.4 7DSM機(jī)械臂系統(tǒng)模態(tài)綜合72-76
• 5.5 多層多級(jí)Lanczos算法76-79
• 5.6 空心系數(shù)對(duì) 7DSM機(jī)械臂模態(tài)性能的影響79-82
• 5.7 不同位姿態(tài)對(duì)系統(tǒng)固有頻率的影響82-84
• 5.8 本章小結(jié)84-85
• 結(jié)論與展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-92
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文與研究成果清單92-93
• 致謝93

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