乒乓球机械臂建模与控制研究
本文选题：乒乓球机械臂 切入点：建模 出处：《山东大学》2017年硕士论文
【摘要】：乒乓球机械臂作为乒乓球机器人的重要组成部分,是机器人研究领域中的一员,对于社会具有广泛的意义。论文的研究对象是乒乓球机械臂,研究的内容是其数学模型的建立以及定位与轨迹控制等相关问题,分析了末端轨迹曲线的控制问题,并且对乒乓球机械臂在运动期间的协调性和平稳性等相关问题进行讨论和处理。论文采用D-H表示法对乒乓球机械臂进行数学模型的建立,包括指定坐标系以及坐标系之间的变换等相关步骤,进而求出正运动学方程,再通过矩阵变换等数学理论知识推导出逆运动学方程。对于该逆运动学方程,由于其中的关节角度是通过其三角函数表示的,故运用分类讨论的思想对逆运动学方程进行详细分类处理,得出乒乓球机械臂末端的位置和姿势与关节角度之间的关系。在这个基础之上,研究了乒乓球机械臂末端的定位和轨迹规划问题,得出了相关算法的实现步骤,并通过实验验证了算法的正确性。定位包括两种情形:第一种情形的已知条件只包含末端位置信息,让乒乓球机械臂末端到达指定位置;第二种情形的已知条件包含末端位置信息和姿势信息,让乒乓球机械臂末端到达指定位置并保持期望的姿势。由于逆运动学方程中包含姿势信息,故可以直接解决第二种定位问题,而在第一种定位问题中,论文对于未在已知条件中给出的姿势进行了相关处理。定位只是让末端到达目标点,不关心其中的轨迹问题。在轨迹规划问题中,包括自主规划轨迹和沿指定轨迹运动两种要求。论文首先运用单一多项式算法实现由起始点到目标点的自主规划轨迹的要求,自主规划轨迹表现在通过运用相关算法可以计算出每一时刻末端的位置;然后为了可以控制轨迹的大致走向,提出了指定中间点的轨迹规划问题,并通过多项式插值法等相关算法实现这一过程;再在前面算法的基础之上,充分运用多项式插值算法的特点,实现了乒乓球机械臂末端沿指定轨迹运动的要求,并讨论了沿直线运动和沿圆周运动这两种具体问题。论文对于定位部分的两种情形分别进行了实物实验,验证了定位算法的正确性。对于轨迹规划实验,由于该实验对于舵机要求较高,故采用Matlab工具软件来作为仿真实验的平台以及对实验数据进行处理和分析。运用Simulink中的SimMechanics工具箱,搭建乒乓球机械臂的虚拟机械结构,直观地反映出其运动过程,并绘制出末端的轨迹图形,便于对算法的理解和分析;通过绘制各个关节的角度、角速度和角加速度曲线,分析乒乓球机械臂的平稳性和协调性,比较各种算法的特点。
[Abstract]:In this paper , the problem of trajectory planning of table tennis mechanical arm is studied by means of mathematical theory knowledge such as coordinate system and coordinate system .
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 弓建军;一种可伸缩空间机械臂及其应用分析[J];航天控制;2000年04期
2 侯保林,樵军谋,韩宏潮;一重载高速机械臂的结构与控制同时设计[J];机械设计;2004年01期
3 贾宏亮;姚琼;黄强;;基于质量分配的空间机械臂刚度优化[J];中国空间科学技术;2008年03期
4 李斌;;月球车车载机械臂的研究进展及关键技术探讨[J];机器人技术与应用;2008年03期
5 ;美大学研发脑波控制机械臂[J];机械研究与应用;2009年01期
6 任美玲;陶大锦;;机械臂的研究与进展[J];出国与就业(就业版);2012年02期
7 刘朋增;;基于移动平台的机械臂结构分析与设计[J];企业导报;2013年11期
8 ;手术用微型机械臂[J];机器人情报;1994年01期
9 贺棚梓;;升级版加拿大机械臂[J];太空探索;2014年02期
10 张畅;唐立军;吴定祥;贺慧勇;司妞;李涛;;六轴机械臂在冰箱能耗检测线中的轨迹分析[J];电子科技;2014年04期
相关会议论文 前10条
1 王印超;赖小明;杨学宁;李建永;陈化智;陶建国;;绳驱式表取采样机械臂的设计研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第九届学术年会论文集（下册）[C];2012年
2 张继辉;;助力机械臂在汽车制造业中的应用[A];第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集[C];2012年
3 黄登峰;陈力;;基于双向映射神经元网络的漂浮基空间机械臂逆运动学控制[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年
4 陈瑞燕;梁辉;冯永;;用于深水水下设备下放安装的多功能机械臂[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
5 朱华里;张芳;;电机控制下的一类弹性机械臂系统的镇定[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年
6 郑桦;丛爽;魏子翔;;提高实际绘图精度与速度的二自由度机械臂控制[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
7 刘达;王田苗;张浩;;一种用于辅助外科手术的机械臂设计[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
8 韩清凯;张昊;高培鑫;刘金国;;机械臂系统控制同步的非线性动力学特性研究[A];第十四届全国非线性振动暨第十一届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集与会议议程[C];2013年
9 梁捷;陈力;;漂浮基空间机械臂姿态与末端抓手协调运动的模糊变结构滑模控制[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年
10 刘庆杰;许向阳;戴亚平;;基于机械臂转速的远程广义最小方差控制[A];全国炼钢连铸过程自动化技术交流会论文集[C];2006年
相关重要报纸文章 前10条
1 ;“凤凰”轻舒机械臂,火星留下第一痕[N];新华每日电讯;2008年
2 葛秋芳;科学家让猴子凭“意念”操纵机械臂抓取食物[N];新华每日电讯;2008年
3 毛毛;瑞典开发出不怕水的微型机械臂[N];中国高新技术产业导报;2000年
4 ;瑞典开发出不怕水的医用微型机械臂[N];中国信息报;2000年
5 王晓晨 潘晨;让中国“臂”炫舞太空[N];中国航天报;2012年
6 田兆运 张晓祺;“玉兔号”:机械臂投放测试成功，，即将开始休眠[N];新华每日电讯;2013年
7 通讯员 祁登峰 记者 付毅飞;“玉兔”机械臂成功实施首次科学探测[N];科技日报;2014年
8 子虎;未来做手术动口不动手[N];北京科技报;2004年
9 张雪松;“卫星抓卫星”缘何有人不安[N];中国航天报;2013年
10 ;连续式熔铜挤压机械臂[N];中国有色金属报;2003年
相关博士学位论文 前10条
1 郭宇飞;不确定弹药自动装填系统动力学与控制研究[D];南京理工大学;2015年
2 武遵;适用于核聚变反应舱的多关节机械臂关键技术研究[D];中国科学技术大学;2016年
3 江沛;复杂约束下的串联机械臂运动学控制方法研究[D];浙江大学;2015年
4 东辉;冗余机械臂运动学及移动平台航位推算和轨迹规划研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 宋韬;轮式移动机械臂倾覆与滑移问题研究[D];上海大学;2016年
6 黄水华;多约束下的机械臂运动控制算法研究[D];浙江大学;2016年
7 王琨;提高串联机械臂运动精度的关键技术研究[D];中国科学技术大学;2013年
8 杜滨;全方位移动机械臂协调规划与控制[D];北京工业大学;2013年
9 张鹏;机械臂协调操作柔性负载系统动力学与控制[D];吉林大学;2010年
10 唐志国;机械臂操作柔性负载系统分布参数建模与控制方法研究[D];吉林大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 庞征博;船舶大分段划线机械臂控制技术研究[D];大连理工大学;2012年
2 李彬;基于平行机构的发动机缸盖螺栓拧紧机械臂的研发[D];华南理工大学;2015年
3 刘彩凤;不同重力环境下空间机械臂摩擦补偿控制研究[D];燕山大学;2015年
4 王海滨;基于TMS320F2812的一阶机械臂控制系统的研究[D];东北林业大学;2015年
5 贾召敏;排爆机械臂结构设计与控制研究[D];南京理工大学;2015年
6 张会会;某机械臂液压系统可靠性分析[D];南京理工大学;2015年
7 吴诚骁;托卡马克腔特种环境下内窥机械臂闭环主动冷却系统研究[D];上海交通大学;2015年
8 林俐;托卡马克柔性内窥机械臂刚柔耦合动力学建模与仿真[D];上海交通大学;2015年
9 谢广庆;托卡马克腔内作业机械臂运载车系统研究[D];上海交通大学;2015年
10 岳宗帅;可重构机械臂关节模块控制器设计及运动控制研究[D];沈阳理工大学;2015年
本文编号：1723600
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/1723600.html
