索并联抓取机构传动系统设计及轨迹优化

发布时间：2021-04-30 04:04

　　本文以一种自主研制的索驱动并联多体机器人为研究对象,针对其动力学建模、传动系统设计和轨迹优化的关键性问题展开了深入理论研究,旨在提高该索并联机构在轨迹抓取上的高速度、低能耗,并且将所得的相关理论应用于样机。具体研究内容如下:首先,基于矢量环法建立机构运动学逆解模型,基于Maple数值迭代方法得到正运动学数值解。通过对中间弹簧件进行速度、加速度分析,基于拉格朗日能量法,建立矩阵形式的动力学模型,进而得到机构惯量矩阵;运用Matlab软件,对机构在给定轨迹下的动力学模型进行仿真验证,为后续传动系统设计和轨迹优化奠定基础。其次,由于机构的伺服电机和减速比参数对机构运动学和动力学性能具有较大影响,为使机器人达到高速抓取的目的,对其伺服电机和减速比参数进行了设计。提出一种快速确定索驱动并联机构伺服电机和转速比参数的流程化方法,并以所研究的索驱动并联机器人为实例,对其伺服电机的额定转速、力矩、功率、转子惯量等参数和减速比参数进行了设计和选取,同时对相匹配的滚筒半径和绳索参数进行了优选。根据伺服电机转速转矩特性曲线,对选取的伺服系统进行了校核和调整,使机构在不损失抓取速度的情况下成本得到降低。基于机... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 动力学建模
    1.3 传动系统选型
    1.4 轨迹规划
    1.5 本文的研究目的和主要内容
第二章 索并联机构动力学建模分析
    2.1 引言
    2.2 运动学模型
        2.2.1 运动学逆解
        2.2.2 运动学正解
    2.3 动力学模型
        2.3.1 中间杆速度加速度分析
        2.3.2 拉格朗日法建模
        2.3.3 惯量矩阵的建立
    2.4 索并联机构动力学模型验证
    2.5 本章小结
第三章 传动系统设计
    3.1 引言
    3.2 传动系统选型预估
        3.2.1 绳索参数
        3.2.2 滚筒和减速比选择
        3.2.3 初选及校验电机型号
    3.3 传动系统选取实例
    3.4 惯量分布情况
    3.5 本章小结
第四章 基于遗传算法的时间最优和能量最优轨迹优化
    4.1 引言
    4.2 抓取运动路径描述
    4.3 关节空间轨迹优化
        4.3.1 操作空间和关节空间的选择
        4.3.2 非均匀5次有理B样条插值
    4.4 时间最优轨迹优化
        4.4.1 基于原始路径点的时间最优轨迹优化
        4.4.2 基于优势方向的时间最优轨迹优化
    4.5 能量最优轨迹优化
        4.5.1 基于原始轨迹点的能量最优轨迹优化
        4.5.2 基于优势方向的能量最优轨迹优化
    4.6 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录A
附录B
附录C
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3168802