五自由度全方位移动机器人研究

发布时间：2017-12-07 18:31

  本文关键词：五自由度全方位移动机器人研究

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【摘要】：全方位轮不同于普通轮式结构,采用多组全方位轮式结构的全方位移动平台拥有在二维平面上全向移动的特点。以全方位移动平台搭建的操作机构能够方便快捷地实现多个作业任务点的工作,扩展了机器人的工作空间,同时还大大提高了效率。本文旨在研究以全方位轮为基体的五自由度移动机器人的结构设计及相关运动学和误差的分析,并通过实验验证机构设计的合理性和实用性。首先对实验室自主开发的MY系列全方位轮式结构进行了全面系统的介绍,在综合考虑各MY轮优缺点的基础上提出了新型全方位轮式结构,即MY3轮。该轮式结构在结构上做了很大改进,尤其是将传统的串联式安装方式改为并联式。同时通过对该轮的有限元分析,验证了新轮式结构的优越性。以此为基础,提出了五自由度全方位移动机器人,即以四组MY3轮组成的移动平台上搭建了具有两个自由度的并联操作机构。根据作业任务要求,介绍了该并联机构主要机械零部件的选型和机器人各驱动电机的选型。最后制作了该机器人的实验样机。基于提出的五自由度全方位移动机器人,建立移动平台的运动学模型。同时分析在不考虑自转的情况下该平台的速度各向异性问题,验证了运动学模型的正确性,也能为以后的路径规划等问题提供帮助。建立并联操作机构的运动学模型,通过仿真证明了该数学模型的正确性,得到的驱动电机的速度曲线也可以为实现机构的实时运动控制提供帮助。针对高精度作业的要求,运用闭环微分矢量法对并联机构的误差进行了分析。通过仿真定量分析位姿误差与结构、位姿参数之间的影响关系,证明了位姿变化范围与结构参数选择的合理性,也为实现高精度作业打下了良好的理论基础。对实验样机进行了举升翻转实验和模拟装配实验,误差在允许范围内,能够完成相关的作业任务,实验验证了机器人设计的合理性。
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1263367