本课题来自上海海事大学机械创新设计与实践基地项目——平面机器人运动设计和轨迹控制的实验研究。 本课题研究的目的是:1)探讨平面多自由度多杆机构的设计、分析及轨迹控制的方法;2)研讨平面多自由度多杆机构的计算机动态仿真;3)了解数控程序的数字化编程以及PC机和数控系统间通讯的方法; 受控连杆机构是指一个或若干个原动件受计算机控制,从而使机构精确实现任意给定运动并具有智能化的一类机构。精确实现任意给定运动是机构学领域具有重要实际意义的一大难点,受控机构与受控机构学的研究正是应这一要求而兴起的。具有一个或两个受控原动件的平面受控五杆机构是一个两自由度机构。本文以精确实现给定运动为目的,对受控平面五杆机构进行了以下几个方面的研究: 1) 平面五杆机构运动设计,包括五杆机构的类型、工作空间、曲柄存在条件和运动干涉等的研究。 2) 连杆点轨迹控制研究: a、控制原理研究; b、二个原动件输入位置的计算,包括根据预定轨迹上的已知点计算输入位置;根据连杆点沿预定轨迹作等速运动的要求确定输入位置及根据连杆点沿预定轨迹运动且主电机作匀速转动的要求计算输入位置等三种情况。 3) 实验装置的制作和轨迹控制的实现,以及机构运动的动态仿真。 本文通过对五杆机构进行结构分析,建立为使连杆点走出预定轨迹的五杆机构数学模型,然后通过解析法对数学模型进行求解,得出与连杆点所走轨迹相匹配的各杆位置,再使用VB语言对此数学模型进行编程,求得两种控制方式下的动画仿真以及主动件的两个输入值。 文中还介绍了五杆二自由度轨迹控制实验装置的研制过程和控制原理,通过自行研制开发了这套实验装置,通过VB编程对其进行轨迹控制,大量的实验结果和实验数据充分表明了此套实验装置是可行的,也验证了有关理论和计算公式的正确性。