三臂机器人运动学分析及轨迹规划研究

发布时间：2017-11-13 22:15

  本文关键词：三臂机器人运动学分析及轨迹规划研究

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【摘要】：随着空间技术和机器人技术的不断发展,空间机器人在未来的空间探测中必将发挥重要的作用。能在空间站外爬行的小型机器人,可用于空间站外部结构的检测和维修,能灵活解决一些空间站大型机械臂无法实现的任务。本课题以一种可以利用空间站外的扶手杆做攀爬运动的三臂机器人为研究对象,主要研究该机器人在空间桁架结构中的攀爬过渡过程。根据三臂机器人的在轨任务要求,基于坐标变换对机器人的攀爬过渡进行了空间描述,然后采用改进的D-H法建立了机器人做攀爬运动的连杆坐标系,得到其正运动学模型。在计算机器人的逆运动学时,根据机器人的运动环境分类讨论。当机器人在平面内沿直线运动时,将机器人攀爬过渡简化为4自由度机械臂,用几何法求逆解;在三维空间中运动时,如果机器人的运动环境较简单时将机器人攀爬过渡简化为6自由度的机械臂,对该6自由度机械臂求逆运动学解,如果机器人攀爬过渡的桁架间有障碍,按照8个自由度的机械臂分析,利用基于投影梯度法的逆运动学求解方法,根据机器人的具体要求建立约束方程,求解冗余自由度机械臂的逆解。根据机器人夹持的扶手杆都为方形的特点,将求解机器人攀爬过渡时的可夹持区域简化为求扶手杆轴线与机器人可达工作空间的交集,研究分析了求可达工作空间与扶手杆轴线交集的求解方法后,根据可夹持区域的几何特征,提出了基于可夹持区域分类的夹持点规划方法。研究了机器人关节空间中点到点的轨迹规划方法,以B样条函数作为机器人轨迹规划的插值函数,并利用遗传算法求解机器人的关节空间时间优化轨迹。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242

【参考文献】

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本文编号：1182626