五自由度移動(dòng)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃.pdf

1、移動(dòng)機(jī)械臂因同時(shí)具有移動(dòng)和操作能力，在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，已經(jīng)進(jìn)入了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，不僅能夠在生產(chǎn)、生活中起到越來(lái)越大的作用，在工業(yè)應(yīng)用等方面體現(xiàn)出越來(lái)越明顯的優(yōu)越性，且呈現(xiàn)每年不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，其研究和應(yīng)用水平也是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的標(biāo)志。本文在現(xiàn)有移動(dòng)機(jī)器人本體的基礎(chǔ)上，圍繞輕型五自由度機(jī)械臂的設(shè)計(jì)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、運(yùn)動(dòng)控制規(guī)劃兩個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行分析研究，主要工作如下：
　　1)、在分析現(xiàn)有移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)

2、參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立了五自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，分析了運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解的問(wèn)題，用D-H法求解了五自由度機(jī)械臂的位姿正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，用代數(shù)法推導(dǎo)出了逆解，并且利用數(shù)值法對(duì)所設(shè)計(jì)的五自由度機(jī)械臂工作空間進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　2)、用PRO/E軟件設(shè)計(jì)了移動(dòng)機(jī)械臂系統(tǒng)三維實(shí)體模型，利用ANSYS軟件對(duì)在整個(gè)機(jī)械臂系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行了進(jìn)行靜力學(xué)分析，結(jié)合輕型機(jī)械臂的設(shè)計(jì)需求，給出了以降低自重為目標(biāo)的關(guān)鍵構(gòu)件減重孔的設(shè)計(jì)和優(yōu)化方案，得到了相同質(zhì)

3、量下最優(yōu)模型。同時(shí)對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行模態(tài)分析，計(jì)算結(jié)果表明了給出的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案合理可行。
　　3)、以整個(gè)移動(dòng)機(jī)械臂系統(tǒng)為對(duì)象，分別給出了三種工況下移動(dòng)機(jī)械臂的不同運(yùn)動(dòng)控制策略，對(duì)僅需機(jī)械臂獨(dú)立運(yùn)動(dòng)可完成的工況，基于三次樣條擬合方法進(jìn)行了機(jī)械臂空間軌跡規(guī)劃；對(duì)于需大范圍的工況，利用粒子群算法對(duì)機(jī)械臂系統(tǒng)的移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行了全局路徑規(guī)劃：將機(jī)械臂和移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)械臂系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，不同環(huán)境中的計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明，