超冗余仿生象鼻机器人结构设计与样机建造

来源 :汕头大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhucejuren2011
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本文把生物象鼻和并联机构结合起来,在国家自然科学基金的资助下,对超冗余仿生象鼻机器人进行结构设计、位置逆解、虚拟样机仿真分析和物理样机搭建。论文取得了如下成果:  以超冗余仿生象鼻机器人为对象,建立其运动学模型。采用脊线模态法,把机器人中各单元体相互连接的中间支链用空间曲线来代替,把各单元体的末端动平台的中心点拟合到脊线上,从而得到各单元体的末端动平台的中心点的位置和姿态。再对单元体进行位置逆解,求出超冗余仿生象鼻机器人的所有驱动关节的位置变量。  通过分析生物体象鼻外部形状和运动特征,以并联机构为单元体模块,设计一种超冗余仿生象鼻机器人。设计过程中,首先对超冗余仿生象鼻机器人提出设计方案,考虑工程实际确定机器人的驱动部件,分析单元体的结构布局以及各单元体之间的连接方式,对机器人结构进行细节设计,包括动静、平台和支链安装块的设计,对关节运动副进行选型,最终构建出超冗余仿生象鼻机器人的最终设计方案。  运用虚拟样机技术,把在SolidWorks软件中创建的超冗余仿生象鼻机器人的三维模型导入到ADAMS软件中,添加各种关节约束和质量属性,对单元体和整体机器人进行运动学和动力学分析,验证机器人中驱动部件的选型正确性。再把三维模型导入到ANSYS有限元分析软件中,分析机器人的静刚度,包括应力、应变和变形量,保证机器人的设计能够满足要求,为机器人真实样机的搭建提供有力的证据。  对超冗余仿生象鼻机器人进行选材与加工,首先对各电动缸进行调试和联合运行,再单独安装每个单元体并调试。结合生物象鼻的外观,设计支撑架把超冗余仿生象鼻机器人由上至下吊挂安装,最终使机器人按照给定轨迹运行,实现生物象鼻的运动特性。
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