【摘 要】
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随着人类对科技研究的不断深入,在机器人领域的研究也越发突破,机器人不仅能提高人类的工作效率,还可以代替人类完成重复和乏味的危险工作,而且还可以完成人类所不能胜任的某些工作,在机器人的研究方面,机器人的研究种类越来越多,特别是对仿生机器人的研究尤为突出,其中一个重要的方向是对连续型机器人的研究。相比传统的离散型机器人大都配置有多个分布式驱动源以实现其灵巧运动,导致其控制过程较为繁琐;连续型机器人具有
【基金项目】
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机器人学国家重点实验室基金; 中科院国防创新基金;
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随着人类对科技研究的不断深入,在机器人领域的研究也越发突破,机器人不仅能提高人类的工作效率,还可以代替人类完成重复和乏味的危险工作,而且还可以完成人类所不能胜任的某些工作,在机器人的研究方面,机器人的研究种类越来越多,特别是对仿生机器人的研究尤为突出,其中一个重要的方向是对连续型机器人的研究。相比传统的离散型机器人大都配置有多个分布式驱动源以实现其灵巧运动,导致其控制过程较为繁琐;连续型机器人具有工作空间大,控制简单的特点,但现有的连续型机器人大都采用柔性材料进行驱动,如气体驱动、人工肌肉、液压系统、记忆合金、绳索等柔性驱动系统,导致系统的数学模型难以精确建立,且无法满足高低温和真空等特殊环境的需求。针对现有连续型机器人存在的不足之处,本文将剪叉结构引入到连续型机器人的研究中,提出了一种新型少电机驱动的连续型机器人,该机器人在三个电机的驱动下即可实现三自由度的运动,并对物体精确的抓取。本文开展的主要研究工作如下所示:首先,经过文献调研,综合出连续型机器人构型种类。通过对剪叉机构分析,研究出几种新型单元块机构,并根据这些机构设计出几种新型连续型机器人,再通过对剪叉机构进行演变,研究出新型基于变比例剪叉机构的连续型机器人。然后,针对一种连续型机器人即变比例剪叉机构连续型机器人开展运动特性、运动学、参数优化及力学研究。利用螺旋理论建立机器人来分析该机器人自由度,运用MATLAB对机器人工作空间进行仿真分析,通过SolidWorks来完成模拟运动实验研究,用simulation分析软件来分析该机器人静力学。在上述分析研究的基础上,通过仿真软件进行了仿真实验验证。最后,研制了连续型机器人试验样机,对驱动零件进行选型,并开展相应实验,验证了方案的可行性及理论分析的正确性。
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