少電機(jī)驅(qū)動的多自由度機(jī)械臂主要應(yīng)用于航天領(lǐng)域。本文提出了一種少電機(jī)驅(qū)動的機(jī)械臂,該機(jī)械臂采用三部電機(jī)驅(qū)動,通過離合制動器,齒輪與同步齒形帶等傳動機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂末端的六自由度運(yùn)動,具有電器元件數(shù)量少,電氣系統(tǒng)可靠性高的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)了3-1-2布局的六自由度混聯(lián)機(jī)械臂構(gòu)型,該機(jī)械臂肩關(guān)節(jié)采用三自由度正交并聯(lián)機(jī)構(gòu),肘關(guān)節(jié)采用單自由度轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu),腕關(guān)節(jié)采用兩自由度正交并聯(lián)機(jī)構(gòu),每個(gè)關(guān)節(jié)由一部電機(jī)驅(qū)動,從控制方式與機(jī)械臂自重兩個(gè)方面論證了少電機(jī)驅(qū)動方案的可行性;分析了機(jī)構(gòu)位置正反解,利用空間邊界點(diǎn)搜索法求得了機(jī)械臂工作空間,繪制了工作空間三維邊界圖,將工作空間體積作為評價(jià)指標(biāo),采用單一變量分析法分析了肩關(guān)節(jié)與腕關(guān)節(jié)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)對評價(jià)指標(biāo)的影響,給出了一組合理的設(shè)計(jì)參數(shù),利用ProE設(shè)計(jì)了虛擬樣機(jī);推導(dǎo)了整機(jī)速度雅克比矩陣與力雅克比矩陣,分析了肩關(guān)節(jié)與腕關(guān)節(jié)的速度、力傳遞性能的分布情況;利用拉格朗日法求出了動力學(xué)方程的顯示表達(dá)式。利用ADAMS軟件進(jìn)行了動力學(xué)仿真,驗(yàn)證了動力學(xué)模型的正確性;分析了機(jī)械臂運(yùn)動特點(diǎn),考慮路徑長度,耗時(shí)、能耗與沖擊性多種因素,建立了路徑綜合評價(jià)指標(biāo);利用添加約束的人工勢場...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 概述
    1.2 課題來源及背景
    1.3 國內(nèi)外研究動態(tài)
        1.3.1 國外研究動態(tài)
        1.3.2 國內(nèi)研究動態(tài)
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 三電機(jī)驅(qū)動的六自由度混聯(lián)機(jī)械臂的構(gòu)型設(shè)計(jì)
    2.1 機(jī)械臂的設(shè)計(jì)要求
    2.2 機(jī)械臂的構(gòu)型設(shè)計(jì)
    2.3 少電機(jī)驅(qū)動方案的可行性分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 機(jī)械臂的工作空間分析與樣機(jī)模型設(shè)計(jì)
    3.1 機(jī)械臂的位置正反解分析
        3.1.1 肩關(guān)節(jié)正反解分析
        3.1.2 腕關(guān)節(jié)正反解分析
        3.1.3 整機(jī)正反解分析
        3.1.4 正反解算例
    3.2 機(jī)械臂的工作空間分析
        3.2.1 肩關(guān)節(jié)工作空間分析
        3.2.2 腕關(guān)節(jié)工作空間分析
        3.2.3 整機(jī)工作空間分析
    3.3 三電機(jī)驅(qū)動的六自由度混聯(lián)機(jī)械臂的樣機(jī)設(shè)計(jì)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)分析及仿真
    4.1 機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)性能分析
        4.1.1 機(jī)械臂的速度雅克比
        4.1.2 機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)仿真
        4.1.3 速度傳遞性能分析
    4.2 機(jī)械臂力學(xué)性能分析
        4.2.1 力傳遞性能分析
        4.2.2 機(jī)械臂動力學(xué)分析
        4.2.3 機(jī)械臂動力學(xué)仿真
    4.3 本章小結(jié)
第5章 少電機(jī)驅(qū)動的多自由度機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃
    5.1 機(jī)械臂運(yùn)動路徑的規(guī)劃
    5.2 機(jī)械臂末端速度規(guī)劃
    5.3 路徑優(yōu)選的方法
        5.3.1 路徑性能評價(jià)指標(biāo)分析
        5.3.2 路徑優(yōu)選的算例分析
    5.4 機(jī)械臂避障規(guī)劃
        5.4.1 障礙物的數(shù)學(xué)建模
        5.4.2 碰撞檢測方程的建立
        5.4.3 添加約束的人工勢場法分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：4013642