一種機(jī)械手的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析.pdf

1、隨著人類對海洋資源的開發(fā)和利用，機(jī)械手作為水下探索器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其作用越來越重要。本文研究的機(jī)械手是一種液壓驅(qū)動的5自由度串聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)械手。在機(jī)械手的研究和開發(fā)過程中，運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)是反映其特性的重要研究內(nèi)容。運(yùn)動學(xué)能夠反映出來串聯(lián)機(jī)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件之間的位置變化關(guān)系，對于機(jī)械手的軌跡規(guī)劃具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文針對所設(shè)計(jì)的水下采樣機(jī)械手，利用D-H法建立其參數(shù)和正運(yùn)動學(xué)模型。由機(jī)械手的相鄰3個(gè)關(guān)節(jié)軸線相互平行的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在常用的

2、反變換法的基礎(chǔ)上引入幾何法，得到了逆運(yùn)動學(xué)的封閉解，解的結(jié)構(gòu)簡明并且易于操作，滿足了機(jī)械手對水下作業(yè)環(huán)境的逆解要求，為機(jī)械手的運(yùn)動規(guī)劃和軌跡控制提供了依據(jù)。使用MATLAB Robotics Toolbox建立機(jī)械手的仿真模型。工具箱內(nèi)部提供的ikine函數(shù)已是獲得工業(yè)機(jī)器人逆解的重要方法，通過與ikine函數(shù)所得結(jié)果的對比分析，驗(yàn)證所求得封閉解的可行性和優(yōu)越性。動力學(xué)能夠反映出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和關(guān)節(jié)力矩矢量之間存在的關(guān)系，對于機(jī)械手的控制和

3、受力分析具有重要的指導(dǎo)意義。本文使用拉格朗日法對水下機(jī)械手進(jìn)行動力分析，并構(gòu)建其拉格朗日的動力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)方程。文中通過分析和計(jì)算給出了動力學(xué)方程中的一些重要參數(shù)，如偽慣量矩陣、等效慣量系數(shù)、哥氏加速度系數(shù)、重力項(xiàng)系數(shù)。為了能夠準(zhǔn)確模擬機(jī)械手的工作狀態(tài)，采用SolidWorks與ADAMS聯(lián)合建模的方式，結(jié)合各軟件之所長，采用SolidWorks進(jìn)行三維模型的建立，再將模型導(dǎo)入ADAMS仿真環(huán)境，建立運(yùn)動模型，最終實(shí)現(xiàn)對機(jī)械手虛擬樣機(jī)的運(yùn)動學(xué)