排爆機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制研究.pdf

1、近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外恐怖主義大有抬頭趨勢(shì)，人民群眾的生命、財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重威脅。反恐排爆機(jī)器人大有應(yīng)用前景。本文以排爆機(jī)器人系統(tǒng)中主要部件機(jī)械臂為研究對(duì)象，通過(guò)調(diào)研、分析國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品，結(jié)合實(shí)際需求確定系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)出機(jī)械臂本體結(jié)構(gòu)與控制方案。并通過(guò)搭建實(shí)物驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。
　　本文首先通過(guò)D-H坐標(biāo)變換法建立了機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并通過(guò)MATLAB程序與ADAMS進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。
　　本文重點(diǎn)介

2、紹了機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。從爆炸物的種類(lèi)和原理分析入手，綜合考慮多種因素，對(duì)機(jī)械臂的各個(gè)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。從最先接觸目標(biāo)的夾持手爪開(kāi)始，以模塊化的設(shè)計(jì)理念，從前至后依次設(shè)計(jì)了夾持手爪、手爪回轉(zhuǎn)、小臂關(guān)節(jié)、大臂關(guān)節(jié)和底座回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。繪制各個(gè)關(guān)節(jié)所受的剪力圖和彎矩圖，并選取驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)與蝸輪蝸桿減速機(jī)，完成了排爆機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　本文還通過(guò)Abaqus有限元軟件建模、分析了機(jī)械臂中關(guān)鍵的受力零部件，進(jìn)行強(qiáng)度校核與優(yōu)化，改善了底座轉(zhuǎn)

3、軸的受力情況?？偨Y(jié)了機(jī)械臂的三種工作模式，規(guī)劃搬運(yùn)任務(wù)下的各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)行。通過(guò)SolidWorks進(jìn)行零件總裝配，繪制二維零件加工圖紙，并通過(guò)Motion動(dòng)力學(xué)仿真插件模擬搬運(yùn)任務(wù)。推導(dǎo)了機(jī)械臂末端直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)工作模式下關(guān)節(jié)所需控制量。
　　最后本文設(shè)計(jì)了機(jī)械臂的控制系統(tǒng)，對(duì)比了多種控制芯片，選用DSP28335作為主控芯片。詳細(xì)介紹了矩陣鍵盤(pán)輸入模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與電源模塊，選擇PID參數(shù)，優(yōu)化機(jī)械臂的閉環(huán)控制，編寫(xiě)控制程序。并通過(guò)實(shí)