本文關(guān)鍵詞：四自由度關(guān)節(jié)機械臂運動仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著工業(yè)自動化水平的提高,越來越多的工業(yè)生產(chǎn)線采用機械臂代替工人進(jìn)行作業(yè)。其中關(guān)節(jié)機械臂因其結(jié)構(gòu)緊湊、靈活性大、占地面積小、工作空間大等優(yōu)點而得到了廣泛應(yīng)用。以汽車變速箱齒輪加工生產(chǎn)線中的零件傳送環(huán)節(jié)為例,本文設(shè)計了一臺應(yīng)用于該生產(chǎn)線負(fù)責(zé)搬運齒輪至多個工位完成加工的四自由度關(guān)節(jié)機械臂并對其進(jìn)行研究。首先,對機械臂運動學(xué)進(jìn)行了研究。利用D-H法建立四自由度機械臂數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出了正運動學(xué)方程,并進(jìn)行了逆運動學(xué)分析。利用Matlab中的Robotics Toolbox建立了機械臂三維模型,驗證了運動學(xué)正、逆解的正確性。采用蒙特卡洛法得到了由隨機點構(gòu)成的機械臂工作空間點云圖及其各截面圖,并從截面圖上判斷工作空間是否存在空洞與空腔,進(jìn)而驗證了該機械臂幾何參數(shù)設(shè)計滿足工業(yè)現(xiàn)場的要求。利用雅克比矩陣求解出了最小條件數(shù),得出該機械臂在工作空間內(nèi)運動靈活性良好。其次,介紹了研究動力學(xué)的幾種方法,選用拉格朗日法建立機械臂動力學(xué)方程,并求解了勢能及動能。在Pro/e中建立機械臂三維模型,將其導(dǎo)入ADAMS中建立虛擬樣機并進(jìn)行動力學(xué)仿真分析,繪制了在兩種不同速度下各關(guān)節(jié)力矩、角速度、角加速度的關(guān)系曲線。最后,研究了機械臂的軌跡規(guī)劃。介紹了軌跡規(guī)劃的基本原理與研究問題。選取零件傳送過程中某段路徑作為研究對象,在直角空間規(guī)劃時,選用定時直線插補繪制出仿真運動軌跡;在關(guān)節(jié)空間規(guī)劃時,選用過中間點的三次多項式插值繪制了各關(guān)節(jié)角度隨時間的變化曲線圖。
【關(guān)鍵詞】：機械臂 仿真 運動學(xué) 動力學(xué) 軌跡規(guī)劃 工作空間
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP241.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 運動學(xué)理論研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 動力學(xué)理論研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 虛擬樣機技術(shù)研究現(xiàn)狀13
• 1.2.4 軌跡規(guī)劃及算法研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排14-17
• 1.3.1 本文的主要研究工作14-16
• 1.3.2 論文章節(jié)安排16-17
• 第二章 機械臂運動學(xué)分析17-36
• 2.1 機械臂運動學(xué)概述17
• 2.2 機械臂正運動學(xué)分析17-21
• 2.2.1 運動學(xué)方程的D-H表示法17-20
• 2.2.2 正運動學(xué)方程的建立20-21
• 2.3 機械臂逆運動學(xué)21-24
• 2.4 運動學(xué)仿真24-27
• 2.4.1 仿真模型的建立24-25
• 2.4.2 正運動學(xué)仿真驗證25-26
• 2.4.3 逆運動學(xué)仿真驗證26-27
• 2.5 工作空間分析27-33
• 2.5.1 工作空間的定義27
• 2.5.2 確定工作空間的方法27-28
• 2.5.3 機械臂工作空間仿真28-33
• 2.6 機械臂靈活度分析33-35
• 2.6.1 引言33
• 2.6.2 靈活度靜力學(xué)性能指標(biāo)33-34
• 2.6.3 機械臂工作空間靈活性分析34-35
• 2.7 本章小結(jié)35-36
• 第三章 機械臂動力學(xué)分析36-54
• 3.1 機械臂動力學(xué)概述36-37
• 3.2 機械臂動力學(xué)分析37-43
• 3.2.1 拉格朗日動力學(xué)法37-40
• 3.2.2 機械臂動力學(xué)建模40-43
• 3.3 動力學(xué)仿真43-52
• 3.3.1 虛擬樣機技術(shù)簡介43-44
• 3.3.2 建模仿真環(huán)境44-45
• 3.3.3 機械臂實體建模及導(dǎo)入45-47
• 3.3.4 機械臂ADAMS動力學(xué)仿真47-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第四章 機械臂工作路徑軌跡規(guī)劃54-72
• 4.1 軌跡規(guī)劃概述54-55
• 4.2 軌跡規(guī)劃研究的問題55
• 4.3 軌跡規(guī)劃的基本原理55-56
• 4.4 作業(yè)路徑規(guī)劃56-59
• 4.4.1 作業(yè)路徑描述56-59
• 4.4.2 插值點的建立59
• 4.5 軌跡的插值計算59-66
• 4.5.1 定時直線插補60
• 4.5.2 直線插補算法60-61
• 4.5.3 賦值計算61-66
• 4.6 多項式插值與仿真66-70
• 4.6.1 過中間點三次多項式插值規(guī)劃法66-67
• 4.6.2 水平軌跡多項式插值67-69
• 4.6.3 豎直軌跡多項式插值69-70
• 4.7 本章小結(jié)70-72
• 第五章 總結(jié)與展望72-73
• 5.1 總結(jié)72
• 5.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 致謝78-79
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79

【相似文獻(xiàn)】

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10 周云芳;基于3-SPS仿生關(guān)節(jié)機構(gòu)的運動控制與應(yīng)用[D];南京理工大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：四自由度關(guān)節(jié)機械臂運動仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：450939