多冗余度機(jī)械臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿生運(yùn)動(dòng)研究.pdf

1、多冗余機(jī)械臂能夠克服傳統(tǒng)非冗余度機(jī)器人操作臂的靈活性差、環(huán)境適應(yīng)性不高的缺點(diǎn)，有利于提高操作靈活度、回避障礙能力，有著很好的可操作性，其研究在諸如空間漂浮物包圍抓取與回收等的空間技術(shù)、復(fù)雜環(huán)境等方面具有實(shí)用價(jià)值，因此本文基于一種改進(jìn)型無奇異全方位關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)研究多自由度機(jī)械臂及其仿生運(yùn)動(dòng)理論具有重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。
　　本文在分析PYR型系列全方位關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)原理基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)的全方位關(guān)節(jié)單元機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和多冗余自由度蛇形機(jī)械臂設(shè)計(jì)。

2、基于鋼索和導(dǎo)向輪驅(qū)動(dòng)的PY型及PYR型關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)了輕量化小型化設(shè)計(jì)，采用滑塊機(jī)構(gòu)解決了俯仰和偏擺運(yùn)動(dòng)耦合問題。設(shè)計(jì)的多自由度機(jī)械臂具有模塊化組合式特點(diǎn)，既可作為進(jìn)行包圍抓取與移動(dòng)操作的機(jī)械臂，也可作為地面上蛇形移動(dòng)的機(jī)器人。
　　在對(duì)已取得的PYR型關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)研究基礎(chǔ)上，本文還針對(duì)包圍抓取、蠕動(dòng)式爬行、蛇形移動(dòng)等作業(yè)進(jìn)行了多冗余度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃及仿生運(yùn)動(dòng)研究。運(yùn)用幾何分析法對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行了包圍抓取并移動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，給出了包圍抓取模

3、型和滿足包圍抓取的條件；根據(jù)蠕動(dòng)爬行、蛇形移動(dòng)的仿生運(yùn)動(dòng)原理，結(jié)合所設(shè)計(jì)的全方位關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)學(xué)理論，對(duì)所設(shè)計(jì)的5節(jié)11自由度、8節(jié)17自由度機(jī)械臂分別進(jìn)行了仿生蠕動(dòng)爬行及蛇形運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。采用蛇形曲線擬合方法，推導(dǎo)出蛇形曲線方程，給出了參數(shù)的選取對(duì)蛇形曲線形狀影響，得出了關(guān)節(jié)角度輸入函數(shù)；在理論分析基礎(chǔ)上，利用Matlab進(jìn)行了機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃程序設(shè)計(jì)。
　　在上述機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與理論研究基礎(chǔ)上，利用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)力分析軟件ADAMS進(jìn)行了基