搬运机械手的抓取设计及轨迹控制研究

发布时间：2017-11-30 12:01

  本文关键词：搬运机械手的抓取设计及轨迹控制研究

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【摘要】：工业机械手是一个具有多输入与多输出的非线性系统,随着工艺要求的提升,对机械手的精度、工作效率、末端平稳等性能的要求也逐渐增高。本课题针对航空飞行器舱盖的装配进行自动化改造,设计了可对舱盖完成抓取和搬运任务的末端执行器,并对机械手的轨迹规划和轨迹跟踪控制算法进行了研究。首先根据舱盖的形状特点及抓取的工作要求,设计了一种由步进电机驱动,丝杠传动的回转型末端执行器,通过抓取预先安装在舱盖上的辅助肋板完成对舱盖的抓取任务,根据计算出的丝杠驱动力矩的值,选择了合适的电机型号。其次选择IRB6640为机械臂,采用D-H法建立了机械手的连杆坐标系求出了运动学的正解,然后用反变换法求出了运动学的逆解,并用Robotics工具箱验证了运动学模型的正确性。采用拉格朗日法建立了机械手的动力学模型,将Adams的仿真结果与在Matlab中的数学计算结果进行对比验证了动力学模型的正确性。运动学和动力学分析是轨迹规划和控制算法研究的基础。然后基于机械手的运动学模型在关节空间内进行轨迹规划,在B样条曲线的基础上提出将3次与5次B样条曲线组合成5-3-5轨迹规划法,在保证轨迹的连续性条件下可对轨迹的起始点和终止点的速度、加速度同时添加约束条件,使机械手的运行轨迹平稳光滑。采用遗传算法进行了最优时间的轨迹优化,提高了工作效率。最后基于机械手的动力学模型,分析了基于RBF神经网络自适应的机械手轨迹跟踪控制方法,仿真实验结果表明该算法具有较高的控制精度,验证了算法的正确性和有效性。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP241

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