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机器人技术是新兴的跨学科综合性高新技术,是多个学科知识的综合与交叉。移动机械手的运动学和动力学问题一直是机器人学的一个重要分支。随着我国石化工业的发展,各类化学反应容器和输送管道的泄漏检测与维修已经成为石化工业亟待解决的关键技术。由于泄漏化学品的危害性,具有自主能力的移动机械手便成为代替、辅助人类完成高度危险性修补作业的最佳选择。同时,移动机械手在拆卸易爆、易燃物品,以及防爆、反恐等社会公共安全和军事方面也具有广泛的应用前景。本文在国家863项目“极限环境下面向危险品检测的多感官机器人系统”(2006AA04Z221)的支持下,以Hebut-Ⅱ型移动机械手为研究对象,对五自由度机械手的工作空间和奇异性进行了分析和研究,并对机械手的动力学问题进行了研究和仿真,主要研究内容如下:1.介绍了移动机械手在国内外的研究现状以及机器人仿真技术的情况,利用三维建模技术,通过UG软件建立了五自由度机械手的三维实体模型,然后导入ADAMS中建立了该机械手的虚拟样机,为机械手的动力学仿真奠定了基础。2.推导了五自由度机械手关节的雅可比矩阵,并在Matlab软件中对各个关节的奇异位形进行了计算和仿真;采用数值解法中的蒙特卡罗方法,根据关节变量与工作空间的对应关系,利用随机数产生尽可能多的关节变量组合,通过机器人正向运动学方程求解机械手末端点的集合,得到机械手可达工作空间,并借助Matlab仿真软件对其工作空间进行仿真。3.采用基于能量的Lagrange动力学方法建立了五自由度机械手动力学模型,并在此基础之上,利用在ADAMS中建立的虚拟样机对机械手进行了动力学仿真,得出了各关节转角和关节力矩、角速度和角加速度的关系曲线,分析了末端机械手速度对各关节力矩、角速度和角加速度的影响。