本文關鍵詞：三臂機器人運動學分析及軌跡規(guī)劃研究

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【摘要】：隨著空間技術和機器人技術的不斷發(fā)展,空間機器人在未來的空間探測中必將發(fā)揮重要的作用。能在空間站外爬行的小型機器人,可用于空間站外部結(jié)構的檢測和維修,能靈活解決一些空間站大型機械臂無法實現(xiàn)的任務。本課題以一種可以利用空間站外的扶手桿做攀爬運動的三臂機器人為研究對象,主要研究該機器人在空間桁架結(jié)構中的攀爬過渡過程。根據(jù)三臂機器人的在軌任務要求,基于坐標變換對機器人的攀爬過渡進行了空間描述,然后采用改進的D-H法建立了機器人做攀爬運動的連桿坐標系,得到其正運動學模型。在計算機器人的逆運動學時,根據(jù)機器人的運動環(huán)境分類討論。當機器人在平面內(nèi)沿直線運動時,將機器人攀爬過渡簡化為4自由度機械臂,用幾何法求逆解;在三維空間中運動時,如果機器人的運動環(huán)境較簡單時將機器人攀爬過渡簡化為6自由度的機械臂,對該6自由度機械臂求逆運動學解,如果機器人攀爬過渡的桁架間有障礙,按照8個自由度的機械臂分析,利用基于投影梯度法的逆運動學求解方法,根據(jù)機器人的具體要求建立約束方程,求解冗余自由度機械臂的逆解。根據(jù)機器人夾持的扶手桿都為方形的特點,將求解機器人攀爬過渡時的可夾持區(qū)域簡化為求扶手桿軸線與機器人可達工作空間的交集,研究分析了求可達工作空間與扶手桿軸線交集的求解方法后,根據(jù)可夾持區(qū)域的幾何特征,提出了基于可夾持區(qū)域分類的夾持點規(guī)劃方法。研究了機器人關節(jié)空間中點到點的軌跡規(guī)劃方法,以B樣條函數(shù)作為機器人軌跡規(guī)劃的插值函數(shù),并利用遺傳算法求解機器人的關節(jié)空間時間優(yōu)化軌跡。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

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本文編號：1182626