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救援机器人是一类能在灾害等环境中独立或者协助人类完成检测、抢险救灾的智能机器人。救援机器人的研发已经成为了机器人研究领域的热点之一。仿人型救援机器人整体仿照了人类的结构特点,拥有着可以步行、跨越障碍以及攀爬楼梯的双足,实时监测环境的双目视觉,完成各种操作任务的双臂系统等。机器人主要是用来完成各种抢险救灾任务,因此,双臂协调运动的研究是整个研究之中非常重要的部分。 本课题来源于中科院一三五重点项目,以“救援机器人双臂协调运动控制研究”为题,以先进所研发的“智能先锋号机器人”双臂系统为研究对象,完成在核环境下关闭阀门的工作。主要的内容包括了机器人控制系统设计,运动学模型建模分析以及机器人的轨迹规划等。具体工作如下: (1)对国内外的救援机器人发展状况进行了广泛的调研,并且对国内外的机器人双臂协调控制研究现状进行了了解探索,作为课题的准备工作,指出了双臂协调、多传感器融合的智能型机器人是未来的发展方向。 (2)依照人类特点,介绍了课题组设计的一种具有双六自由度机械臂的救援机器人。在双臂模块化关节结构的基础上进行了控制系统设计,选择并设计其控制系统的硬件结构与分布式软件系统,主要是硬件平台如主控机、传感器、电机等选型,以及软件系统架构建设、操作系统选择,系统调试、运行等。 (3)按照传统的D-H法建立机器人双臂的运动学方程,并对机器人运动学逆解进行求解并验证。分析机器人工作空间,并在此基础上求解雅克比矩阵并分析机器人奇异位形条件,然后对手眼转移矩阵进行标定计算。 (4)将机器人任务进行任务分解,完成机器人单臂的笛卡尔空间与关节空间的轨迹规划,并将双臂进行圆弧轨迹插补。 (5)搭建实验平台并使用MATLAB进行仿真,验证了提出的算法的正确性,分析位置误差,并指出了系统存在的问题,为下一步研究指出了方向。