新型機器人液壓伺服關節(jié)的設計及其控制技術的研究.pdf

1、機器人技術是21世紀的研究熱點,是一個國家整體科技實力的綜合體現(xiàn).在機器人研究中,關節(jié)性能的好壞將直接決定機器人整體性能的優(yōu)劣,因此,關節(jié)研究成為機器人研究領域的一個重要方面.針對機器人關節(jié)要滿足體積小、重量輕、輸出力矩大、運動范圍大等設計要求,采用液壓驅動的方式以其具有功率重量比大、驅動力大、結構緊湊等優(yōu)點,可以充分滿足機器人關節(jié)的設計要求.該文在總結了國內外機器人關節(jié)研究最新成果的基礎上,圍繞設計一種新型的三自由度解耦型液壓伺服機器

2、人關節(jié)開展了論文的研究工作,并對其運動學與動力學特性進行分析與探討.首先按照三自由度機器人關節(jié)若能實現(xiàn)運動解耦,則其控制系統(tǒng)可大大得以簡化的理念,對這種三自由度液壓伺服關節(jié)進行了解耦方案的構思;并采用并行設計、三維造型、集成設計等方法進行了關節(jié)總體方案的設計.在結構設計中,融入了模塊化、小型化、集成化與結構優(yōu)化等設計思想,達到了簡化系統(tǒng)管路、控制系統(tǒng)泄漏、降低系統(tǒng)制造與維護成本等設計目的,有效地克服了傳統(tǒng)液壓裝置的不足;通過對該關節(jié)的解

3、耦特性、跟蹤特性、避障特性進行分析和論證,進一步明確了這種新型關節(jié)的先進性、實用性與可靠性.采用液壓系統(tǒng)仿真的手段以及拉格朗日方程建模的方法建立了液壓伺服關節(jié)系統(tǒng)的動力學模型;通過計算機仿真及其仿真結果的對比分析,進一步了解了液壓伺服關節(jié)系統(tǒng)的動力學性能,驗證了液壓伺服關節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性,為控制系統(tǒng)設計打下了基礎.根據(jù)球關節(jié)的自身特點,建立了球關節(jié)系統(tǒng)的運動學模型;對機器人操作臂運動方程的求解方法進行了探討;分別采用小生境遺傳算法與單