托卡馬克柔性內(nèi)窺機(jī)械臂是被設(shè)計(jì)用來執(zhí)行托卡馬克第一壁磚面檢測任務(wù)的10自由度冗余機(jī)械臂,末端為高清工業(yè)相機(jī),采集第一壁的磚面圖像并反饋給用戶;為確保機(jī)械臂運(yùn)動的安全性,開發(fā)三維仿真系統(tǒng)實(shí)時顯示機(jī)械臂的運(yùn)行狀態(tài),并對機(jī)械臂與周圍環(huán)境進(jìn)行碰撞檢測。但是由于機(jī)械加工誤差等原因,實(shí)際生產(chǎn)機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)參數(shù)往往會與名義值有所差異,導(dǎo)致三維仿真系統(tǒng)中的模型與實(shí)際機(jī)械臂存在誤差;模型的誤差會導(dǎo)致機(jī)械臂在求逆運(yùn)動學(xué)過程中產(chǎn)生誤差,從而影響機(jī)械臂軌跡規(guī)劃的效果,也會給三維仿真系統(tǒng)的碰撞檢測帶來誤差,造成真實(shí)機(jī)械臂運(yùn)動的不確定性。另外,由于機(jī)械臂尺寸長跨度大且采用輕質(zhì)鋁合金材料加工,具有柔性,導(dǎo)致其在運(yùn)動過程中會產(chǎn)生一定的振動現(xiàn)象,從而影響末端相機(jī)的圖像采集效果。為了提高機(jī)械臂運(yùn)動的準(zhǔn)確性以及減小機(jī)械臂在運(yùn)動過程中產(chǎn)生的振動,本文對托卡馬克柔性內(nèi)窺機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)標(biāo)定及軌跡規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。針對托卡馬克柔性內(nèi)窺機(jī)械臂的特殊結(jié)構(gòu),本文在DH方法的基礎(chǔ)上引入大臂半徑等參數(shù)建立出完整的運(yùn)動學(xué)模型,進(jìn)而建立起連桿誤差模型及整體運(yùn)動學(xué)誤差模型;為避免奇異性,采用Levenberg-Marquardt算法實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂運(yùn)...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1托卡馬克柔性內(nèi)窺機(jī)械臂遙操作系統(tǒng)

（b）三維仿真系統(tǒng)圖1-1托卡馬克柔性內(nèi)窺機(jī)械臂遙操作系統(tǒng)Fig.1-1Theteleoperationsystemofflexibleinvesselmanipulator另外，由于托卡馬克柔性內(nèi)窺機(jī)械臂大臂部分采用弧形伸縮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尺寸長跨度大，完全展開時....

圖2-1托卡馬克D型腔截面示意圖

托卡馬克柔性內(nèi)窺機(jī)械臂遙操作系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和三維仿真系統(tǒng)三部分組成。本章首先介紹機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，介紹機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)，為下文進(jìn)行運(yùn)動學(xué)建模及標(biāo)定奠定基礎(chǔ)；其次，介紹機(jī)械臂遙操作系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括控制系統(tǒng)硬件及軟件結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)方式；最后介紹三維仿真系統(tǒng)，三維仿....

圖2-2托卡馬克柔性內(nèi)窺機(jī)械臂結(jié)構(gòu)圖

由此設(shè)計(jì)的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示，它是一個10自由度冗余采用大小臂解耦設(shè)計(jì)，關(guān)節(jié)1-3為底座平移機(jī)構(gòu)，關(guān)節(jié)4-6為大臂機(jī)構(gòu)，關(guān)0為小臂機(jī)構(gòu)，機(jī)械臂在不同工作模式時各部分具有不同的功能。

圖2-3大臂結(jié)構(gòu)圖

大臂設(shè)計(jì)大臂結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，包含B-I、B-II、B-III三級伸縮臂結(jié)構(gòu)，共同繞中轉(zhuǎn)，分別相對于B-0、B-I和B-II進(jìn)行旋轉(zhuǎn)伸縮運(yùn)動。大臂各關(guān)節(jié)的運(yùn)動范轉(zhuǎn)速及設(shè)計(jì)精度如表2-1所示。

本文編號：3916758