蛇形机械臂结构设计与控制研究
新型仿生机器人研究大多数面向非结构化环境应用，能够胜任一些结构复杂或狭窄空间内的工作任务。蛇形机械臂作为仿生机器人领域中的重要成员，具有可达性好、灵活性高、环境适应能力强等优点，应用前景良好。本文从蛇形机械臂的本体结构设计、运动分析、控制系统设计与样机验证等方面展开研究。 设计了蛇形机械臂本体结构，包括驱动方式与关节连接方式等。使用Solidworks设计了蛇形机械臂的三维结构模型，并对关键受力部件进行静力学分析以验证结构可靠性。 完成了蛇形机械臂的运动分析。传动机构运动原理分析、二维平面内运动分析、三维空间内运动学与动力学分析，为进一步控制提供理论基础。本文利用ADAMS软件完成蛇形机械臂样机仿真分析，验证了机构运动稳定性及关节驱动器需提供的转矩符合硬件预设。 设计了蛇形机械臂控制系统，将控制系统划分为硬件系统设计与软件程序开发两部分。搭建机械臂样机平台，开展实验研究。取多组不同曲率的蛇形曲线控制机械臂实现二维平面内S型运动，相对误差在±0.5％范围内，呈现出平滑的S型弯曲运动形态。在外加视觉传感器的辅助下完成三维空间运动能力验证，机械臂末端实际到达位置值相对于期望位置值的绝对误差小于4mm，相对误差小于2％，实验证明机械臂灵活性较好、运动平稳可靠，能够按照预期控制完成动作。
蛇形机械臂;本体结构;运动分析;控制系统;视觉传感器
北京化工大学
硕士
机械工程
陈国华;康运江
2021
中文
TP241
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）