基于非完整約束的欠驅(qū)動機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動控制.pdf

1、非完整約束是指同時限制受控對象的空間位置和運動速度，但運動速度上的約束不能通過積分轉(zhuǎn)化為空間位置上的約束，含有非完整約束的系統(tǒng)稱為非完整系統(tǒng)。由于非完整系統(tǒng)的運動約束不可積性，可使其用較少的控制輸入確定比控制輸入維數(shù)多的位形空間內(nèi)的運動，表現(xiàn)出欠驅(qū)動的特性。在機器人領(lǐng)域，具有非完整約束的機器人可以使用較少的電機驅(qū)動更多的關(guān)節(jié)，從而降低機器人的重量、能耗和成本等，因此非完整機器人在國防和工業(yè)上具有很高的應(yīng)用價值，研究非完整機器人有很大的實

2、際意義。
　　 本論文的主要工作和研究成果有：
　　 (1)基于具有非完整約束特性的摩擦圓盤傳動機構(gòu)構(gòu)建了一種三關(guān)節(jié)機械手，對其非完整性和可控性進行了分析，建立了該非完整機械手的運動學(xué)模型。通過鏈式變換與逆變換，建立了該非完整機械手的運動控制方法。
　　 (2)在三關(guān)節(jié)非完整機械手基礎(chǔ)上增加了具有三個自由度的執(zhí)行手抓，從而構(gòu)成一個六關(guān)節(jié)的機械手。基于剛體運動及旋量理論對六關(guān)節(jié)機械手進行運動學(xué)分析，建立機械手的運動

3、學(xué)正解和運動學(xué)逆解的一般求解算法及具體步驟。
　　 (3)對六關(guān)節(jié)機械手每個關(guān)節(jié)的運動空間進行分析，建立了六關(guān)節(jié)機械手末端手抓的工作區(qū)間，并給出工作空間的網(wǎng)格圖描述方法。
　　 (4)設(shè)定六關(guān)節(jié)機械手的運動過程，并利用得到的運動學(xué)方程求解方法解出各個位置所對應(yīng)的角度值。在matlab中對三關(guān)節(jié)非完整機械手的運動控制方法進行仿真驗證，并采用時間尺度變換方法對機械手運動過程進行優(yōu)化。進一步對六關(guān)節(jié)機械手進行運動學(xué)仿真，得出六