本文關(guān)鍵詞：一種三自由度并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性研究與樣機(jī)開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為衡量一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志,機(jī)器人智能技術(shù)受到越來(lái)越多國(guó)家的重視。其中,并聯(lián)機(jī)器人憑借其剛度大、承載能力強(qiáng)、累計(jì)誤差小等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用到社會(huì)各領(lǐng)域。本文以一款三自由度并聯(lián)機(jī)器人為研究對(duì)象,對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)性能展開了深入研究,求解出工作空間,在此基礎(chǔ)上完成了機(jī)器人硬件平臺(tái)的搭建與控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì),最后對(duì)該機(jī)器人的軌跡規(guī)劃方法進(jìn)行研究,并通過(guò)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,從而為下一步實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。首先,本文對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了分析,并計(jì)算出機(jī)構(gòu)的自由度。根據(jù)機(jī)構(gòu)的幾何約束關(guān)系,進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)研究,分析機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)和各個(gè)驅(qū)動(dòng)滑塊之間的位置、速度和加速度的關(guān)系,最終求解出了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解方程,為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制奠定了理論基礎(chǔ)。根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解方程,采用空間直角坐標(biāo)邊界搜索法求解并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)的工作空間,并通過(guò)Matlab軟件編程繪制運(yùn)動(dòng)空間圖形。最終求解得到并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間各個(gè)方向的視圖,并對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行了分析。其次,本文根據(jù)三自由度并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。接下來(lái)對(duì)系統(tǒng)各組成部分進(jìn)行設(shè)計(jì),完成了機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的三維建模與電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制器、線性模組、限位開關(guān)等關(guān)鍵部件的選型設(shè)計(jì)。將各部件進(jìn)行裝配,成功搭建了機(jī)器人樣機(jī)的硬件平臺(tái)。然后,以機(jī)器人樣機(jī)硬件平臺(tái)為基礎(chǔ),進(jìn)行控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)控制器所搭載的UCOS操作系統(tǒng)特性,確定系統(tǒng)控制軟件的體系結(jié)構(gòu),接下來(lái)完成串口通信模塊、電機(jī)控制模塊以及機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)定位控制模塊程序的詳細(xì)設(shè)計(jì)。最后,對(duì)并聯(lián)機(jī)器人軌跡規(guī)劃方法展開研究,詳細(xì)分析對(duì)比了關(guān)節(jié)空間內(nèi)常用的兩種軌跡規(guī)劃方法——多項(xiàng)式插值法和用拋物線過(guò)渡的線性插值法,通過(guò)對(duì)比選擇出適用于本文所研究并聯(lián)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃方法。并在機(jī)器人樣機(jī)上進(jìn)行軌跡規(guī)劃實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了方法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：并聯(lián)機(jī)器人 軌跡規(guī)劃 工作空間 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 并聯(lián)機(jī)器人概述10-15
• 1.2.1 并聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)10-11
• 1.2.2 并聯(lián)機(jī)器人的應(yīng)用11-14
• 1.2.3 并聯(lián)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與工作空間求解17-31
• 2.1 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介17-18
• 2.1.1 結(jié)構(gòu)分析17-18
• 2.1.2 自由度分析18
• 2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)求解18-22
• 2.2.1 建立坐標(biāo)系18-19
• 2.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解19-21
• 2.2.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)正解21-22
• 2.3 速度與加速度分析22-25
• 2.3.1 速度分析22-23
• 2.3.2 加速度分析23-25
• 2.4 工作空間求解25-30
• 2.4.1 工作空間定義25
• 2.4.2 工作空間求解方法25-27
• 2.4.3 工作空間求解結(jié)果27-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 機(jī)器人硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)31-44
• 3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)31-32
• 3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)三維建模32-34
• 3.3 關(guān)鍵部件選型設(shè)計(jì)34-42
• 3.3.1 主要參數(shù)指標(biāo)34-35
• 3.3.2 絲杠滑塊35-36
• 3.3.3 電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器36-40
• 3.3.4 限位開關(guān)40
• 3.3.5 運(yùn)動(dòng)控制器40-42
• 3.4 系統(tǒng)硬件平臺(tái)搭建42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)44-60
• 4.1 控制系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)44-47
• 4.1.1 UCOS嵌入式操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介44
• 4.1.2 機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)44-46
• 4.1.3 基于UCOS操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序開發(fā)步驟46-47
• 4.2 串口通信模塊程序設(shè)計(jì)47-54
• 4.2.1 MODBUS通信協(xié)議簡(jiǎn)介47-48
• 4.2.2 MODBUS協(xié)議的傳輸方式48-52
• 4.2.3 控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器間的通信52-54
• 4.3 電機(jī)控制模塊程序設(shè)計(jì)54-57
• 4.3.1 驅(qū)動(dòng)器控制模式選擇54-55
• 4.3.2 電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)55-57
• 4.4 機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)定位程序設(shè)計(jì)57-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 并聯(lián)機(jī)器人軌跡規(guī)劃60-69
• 5.1 運(yùn)動(dòng)路徑的描述與生成60-62
• 5.2 關(guān)節(jié)空間內(nèi)的軌跡規(guī)劃方法研究62-65
• 5.2.1 三次多項(xiàng)式插值法62-63
• 5.2.2 用拋物線過(guò)渡的線性插值法63-65
• 5.2.3 兩種插值方法比較65
• 5.3 并聯(lián)機(jī)器人軌跡規(guī)劃實(shí)驗(yàn)65-68
• 5.3.1 滑塊目標(biāo)軌跡求解65-66
• 5.3.2 軌跡規(guī)劃實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 論文總結(jié)69-70
• 6.2 工作展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 附錄 關(guān)鍵程序代碼76-84

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本文編號(hào)：265135