新型移动机器人系统设计与研究
移动机器人是由多自由度机械手固定安装在一个全方位移动平台上构成的，使机器人具有几乎无限大的操作空间且能以更加适合的姿态来执行任务，具有更大的机动性与灵活性。本课题设计开发了五自由度机械手和移动小车配合应用的新型柔性机械臂实验平台，用于教学和科研，将来可拓展为用于服务行业的辅助型机器人，或者用于自动化工厂物料搬运包装。 传统串联型多关节机械臂自重大，负载能力小，本课题中机械臂采用钢丝绳传动结构，将所有关节的驱动件均放置在基座位置，克服了传统机械臂的缺点，具有质量轻，外负载自重比大等特点。而采用新型的8字型缠绕方式可以实现机械臂运动学的解耦，使其控制简单可靠。此外，根据项目要求利用Pro/E三维建模软件设计了机器人的整体方案和具体机械结构，并搭建了试验样机。 研究中，采用D-H法建立了机械手的杆件坐标系和机械手的运动学方程。研究了具有运动耦合关节的机器人的运动学反解问题。由于关节运动耦合导致某些关节角得不到解析解，本课题中利用牛顿法求解数值解。为了解决机械手的连续路径规划问题，分别详细地分析了关节空间规划方法和笛卡尔空间规划方法，两种规划方法相结合实现了机器人直线或圆弧等光滑路径轨迹运动。 对控制系统进行总体结构功能分析，选用嵌入式运动控制系统以及合适的驱动设备和传感器，并设计了控制系统硬件的主电路图和控制电路。对软件系统进行了总体的描述，确定了控制软件各主要功能模块的设计方案，开发了相应实时控制软件系统。通过实验测试和验证，该机器人结构系统外观整洁紧凑，能够满足负载要求，控制系统稳定、可靠、抗干扰能力强。以上所做的研究以及得出的结论和数据都为进一步的工作奠定了基础，同时为相关问题的研究提供了借鉴方法和经验。
移动机器人;机构设计;控制系统;运动规划
上海交通大学
硕士
机械电子工程
袁建军
2011
中文
TP242.6
86
2015-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）