線驅(qū)動柔性機(jī)械臂運動控制系統(tǒng)的設(shè)計研究.pdf

1、傳統(tǒng)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動控制等方面比較成熟，但是傳統(tǒng)機(jī)器人的機(jī)械臂大多數(shù)采用剛性關(guān)節(jié)連接而成，必然對其各自的作業(yè)空間環(huán)境有著嚴(yán)格的要求。在面對高度非結(jié)構(gòu)化、狹小無規(guī)則、多障礙物的復(fù)雜環(huán)境，傳統(tǒng)機(jī)械臂由于自身剛性結(jié)構(gòu)的限制，致使其避障能力比較局限、靈活度比較差、運動空間范圍受到極大約束，就不能高效地完成空間作業(yè)任務(wù)。受象鼻、章魚觸手啟發(fā)而來的軟體機(jī)器人機(jī)械臂是一種新型的仿生機(jī)械臂，具有靈活度高，多達(dá)無窮個自由度的特點，能夠很好地完成

2、非結(jié)構(gòu)化、無法預(yù)知的環(huán)境中作業(yè)任務(wù)。本文在兩種機(jī)械臂結(jié)構(gòu)特性研究的基礎(chǔ)上，綜合剛性關(guān)節(jié)高負(fù)載和軟體機(jī)器人柔性機(jī)械臂靈活度高的優(yōu)勢，提出柔性機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)想。本文的主要研究內(nèi)容如下所示:
　　對混合關(guān)節(jié)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，分析連續(xù)柔性體和剛性關(guān)節(jié)不同連接方式下的優(yōu)缺點，建立了不同連接方式下的數(shù)學(xué)模型，利用MATLAB分別對它們在三維空間中的運動范圍進(jìn)行仿真，并對仿真結(jié)果對比分析，以此來確定混合關(guān)節(jié)的最優(yōu)機(jī)構(gòu)構(gòu)型。
　　根據(jù)連續(xù)體與剛

3、性關(guān)節(jié)的混合結(jié)構(gòu)特點，分析了混合關(guān)節(jié)的驅(qū)動方式，采用等效的D-H矩陣分析方法對混合關(guān)節(jié)進(jìn)行運動學(xué)建模，并結(jié)合幾何分析法，推導(dǎo)關(guān)節(jié)角、機(jī)械臂末端位姿以及各個驅(qū)動繩索變化量之間的關(guān)系。
　　整合機(jī)構(gòu)、驅(qū)動和控制單元，對線驅(qū)動柔性機(jī)械臂進(jìn)行了系統(tǒng)集成，建立柔性機(jī)械臂的樣機(jī)試驗平臺。
　　在樣機(jī)試驗平臺的基礎(chǔ)上，對柔性機(jī)械臂的運動進(jìn)行了軌跡規(guī)劃，并對其運動進(jìn)行了多項式曲線擬合和誤差分析，提出了步進(jìn)電機(jī)的S形曲線控制算法，最后進(jìn)行了樣