五自由度机械臂的设计与实现
发布时间：2021-08-08 14:05
机械臂现已广泛应用于工业、医疗、航天、教育等各个领域,同时机械臂作为工厂自动化的重要执行装置,对它的研究有着重要的意义。机械臂是多个学科交叉的产物,主要包括机械、硬件、软件、算法等部分,需要各模块协调设计。本文以五自由度机械臂为模型,首先采用改进型Denavit-Hartenberg法搭建正逆运动学模型,推导正逆运动学方程,使用MATLAB搭建机械臂模型并进行正逆运动学仿真。其次,研究五自由度机械臂轨迹规划算法,包括在笛卡尔空间内定步长和变步长直线插补算法以及圆弧插补算法,在关节空间中三次多项式插值算法和五次多项式插值算法,并使用MATLAB进行算法仿真,观测各关节在不同插值算法下的关节量变化。搭建基于STM32的五自由度机械臂实物平台,包括硬件电路的设计和软件程序的编制,同时在搭建的实物平台上进行轨迹算法实验,以及物体的抓取。实验结果达到预期要求。
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ＡＢＢ?ＥＲＢ６６０码垛机器人??Ｆｉｇ．?１．２?ＡＢＢ?１ＲＢ６６０?ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇ?ｒｏｂｏｔ??德国的ＫＵＫＡ公司也是世界工业机器人和自动化控制系统领域的顶尖制造??
?绪论??图１．３?ＫＵＫＡＫＲ１６六轴多功能机器人??Ｆｉｇ．?１．３?ＫＵＫＡ?ＫＲ１６?ｓｉｘ?ａｘｉｓ?ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｒｏｂｏｔ??此外日本的ＦＡＮＵＣ公司致力于机器人技术的革新，是首个由机器人来做机??器人的厂家，同时也是世界上唯独一个提供集成视觉系统的机器人企业，该公司??产品种类有２４０多种，负重从０．５公斤到１．３５吨，广泛应用于工厂的不同生产环??节，满足客户不同需求，市场装机份额位列前茅。??ｍ??图１．４?Ｙａｓｋａｗａ莫托曼机器人??Ｆｉｇ．?１．４?Ｙａｓｋａｗａ?ｍｏｎｏｍａｎ?ｒｏｂｏｔ??国外发展完善的产业链以及先进的科学技术使得机械臂广泛应用于工业生??产中，极大提高了国外工厂生产的自动化，智能化程度。最显著的例子就是美国??特斯拉公司，该公司汽车生产靠各种类型的机器人基本上实现了生产的自动化，??生产效率极高，其ＣＥＯ马斯克亦被誉为现代版的“钢铁侠”。??１．２．２国内机械臂研宄现状??国内机械臂的研究发展较晚
满足客户不同需求，市场装机份额位列前茅。??ｍ??图１．４?Ｙａｓｋａｗａ莫托曼机器人??Ｆｉｇ．?１．４?Ｙａｓｋａｗａ?ｍｏｎｏｍａｎ?ｒｏｂｏｔ??国外发展完善的产业链以及先进的科学技术使得机械臂广泛应用于工业生??产中，极大提高了国外工厂生产的自动化，智能化程度。最显著的例子就是美国??特斯拉公司，该公司汽车生产靠各种类型的机器人基本上实现了生产的自动化，??生产效率极高，其ＣＥＯ马斯克亦被誉为现代版的“钢铁侠”。??１．２．２国内机械臂研宄现状??国内机械臂的研究发展较晚，始于２０世纪７０年代，我国工业机器人发展较??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]5-DOF仿人型机械臂关节空间轨迹规划研究[J]. 张程,张卓. 组合机床与自动化加工技术. 2017(09)
[2]基于STM32机械臂解魔方算法研究[J]. 盛庆华,杜永均,罗飞,李辰龙,何凯. 实验室研究与探索. 2017(04)
[3]基于STM32的教育机器人设计[J]. 刘立召,张仁杰,姜松. 数据通信. 2017(01)
[4]基于STM32的机械手臂控制系统设计[J]. 钟晓青,林智,和青芳. 电子世界. 2016(23)
[5]基于STM32的机械臂控制系统设计与实现[J]. 郑文超,陈文辉. 工业控制计算机. 2016(10)
[6]基于STM32的智能小型机械臂设计[J]. 刘慧鹏,王婷,傅世地,宋子文,马伟昌. 自动化与仪器仪表. 2016(04)
[7]Topology Search of 3-DOF Translational Parallel Manipulators with Three Identical Limbs for Leg Mechanisms[J]. WANG Mingfeng,CECCARELLI Marco. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(04)
[8]六关节机械臂逆运动学的快速求解算法[J]. 安凯,马佳光. 光电工程. 2014(09)
[9]一种基于遗传算法的空间机械臂避障轨迹规划方法[J]. 祁若龙,周维佳,王铁军. 机器人. 2014(03)
[10]六自由度机械臂逆运动学算法[J]. 朱齐丹,王欣璐. 机器人技术与应用. 2014(02)
博士论文
[1]空间大型机械臂关节控制系统及轨迹规划研究[D]. 郭闯强.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]一种六自由度机械臂的运动控制系统设计[D]. 杨淞.上海交通大学 2014
[2]基于六自由度机械臂的避障路径规划研究[D]. 程国秀.东北大学 2012
[3]工业机器人轨迹规划控制系统的研究[D]. 李达.哈尔滨工业大学 2011
[4]新型六自由度并联机器人运动学仿真[D]. 潘芳伟.西安建筑科技大学 2007
[5]五自由度教学机器人控制系统设计及实验研究[D]. 孙卓君.哈尔滨工程大学 2007
[6]六自由度机械臂轨迹规划研究[D]. 马强.哈尔滨工程大学 2007
[7]四自由度教学机器人的研制[D]. 熊青春.合肥工业大学 2006
[8]六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真[D]. 张焕.西安理工大学 2004
本文编号：3330096
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ＡＢＢ?ＥＲＢ６６０码垛机器人??Ｆｉｇ．?１．２?ＡＢＢ?１ＲＢ６６０?ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇ?ｒｏｂｏｔ??德国的ＫＵＫＡ公司也是世界工业机器人和自动化控制系统领域的顶尖制造??
?绪论??图１．３?ＫＵＫＡＫＲ１６六轴多功能机器人??Ｆｉｇ．?１．３?ＫＵＫＡ?ＫＲ１６?ｓｉｘ?ａｘｉｓ?ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｒｏｂｏｔ??此外日本的ＦＡＮＵＣ公司致力于机器人技术的革新，是首个由机器人来做机??器人的厂家，同时也是世界上唯独一个提供集成视觉系统的机器人企业，该公司??产品种类有２４０多种，负重从０．５公斤到１．３５吨，广泛应用于工厂的不同生产环??节，满足客户不同需求，市场装机份额位列前茅。??ｍ??图１．４?Ｙａｓｋａｗａ莫托曼机器人??Ｆｉｇ．?１．４?Ｙａｓｋａｗａ?ｍｏｎｏｍａｎ?ｒｏｂｏｔ??国外发展完善的产业链以及先进的科学技术使得机械臂广泛应用于工业生??产中，极大提高了国外工厂生产的自动化，智能化程度。最显著的例子就是美国??特斯拉公司，该公司汽车生产靠各种类型的机器人基本上实现了生产的自动化，??生产效率极高，其ＣＥＯ马斯克亦被誉为现代版的“钢铁侠”。??１．２．２国内机械臂研宄现状??国内机械臂的研究发展较晚
满足客户不同需求，市场装机份额位列前茅。??ｍ??图１．４?Ｙａｓｋａｗａ莫托曼机器人??Ｆｉｇ．?１．４?Ｙａｓｋａｗａ?ｍｏｎｏｍａｎ?ｒｏｂｏｔ??国外发展完善的产业链以及先进的科学技术使得机械臂广泛应用于工业生??产中，极大提高了国外工厂生产的自动化，智能化程度。最显著的例子就是美国??特斯拉公司，该公司汽车生产靠各种类型的机器人基本上实现了生产的自动化，??生产效率极高，其ＣＥＯ马斯克亦被誉为现代版的“钢铁侠”。??１．２．２国内机械臂研宄现状??国内机械臂的研究发展较晚，始于２０世纪７０年代，我国工业机器人发展较??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]5-DOF仿人型机械臂关节空间轨迹规划研究[J]. 张程,张卓. 组合机床与自动化加工技术. 2017(09)
[2]基于STM32机械臂解魔方算法研究[J]. 盛庆华,杜永均,罗飞,李辰龙,何凯. 实验室研究与探索. 2017(04)
[3]基于STM32的教育机器人设计[J]. 刘立召,张仁杰,姜松. 数据通信. 2017(01)
[4]基于STM32的机械手臂控制系统设计[J]. 钟晓青,林智,和青芳. 电子世界. 2016(23)
[5]基于STM32的机械臂控制系统设计与实现[J]. 郑文超,陈文辉. 工业控制计算机. 2016(10)
[6]基于STM32的智能小型机械臂设计[J]. 刘慧鹏,王婷,傅世地,宋子文,马伟昌. 自动化与仪器仪表. 2016(04)
[7]Topology Search of 3-DOF Translational Parallel Manipulators with Three Identical Limbs for Leg Mechanisms[J]. WANG Mingfeng,CECCARELLI Marco. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(04)
[8]六关节机械臂逆运动学的快速求解算法[J]. 安凯,马佳光. 光电工程. 2014(09)
[9]一种基于遗传算法的空间机械臂避障轨迹规划方法[J]. 祁若龙,周维佳,王铁军. 机器人. 2014(03)
[10]六自由度机械臂逆运动学算法[J]. 朱齐丹,王欣璐. 机器人技术与应用. 2014(02)
博士论文
[1]空间大型机械臂关节控制系统及轨迹规划研究[D]. 郭闯强.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]一种六自由度机械臂的运动控制系统设计[D]. 杨淞.上海交通大学 2014
[2]基于六自由度机械臂的避障路径规划研究[D]. 程国秀.东北大学 2012
[3]工业机器人轨迹规划控制系统的研究[D]. 李达.哈尔滨工业大学 2011
[4]新型六自由度并联机器人运动学仿真[D]. 潘芳伟.西安建筑科技大学 2007
[5]五自由度教学机器人控制系统设计及实验研究[D]. 孙卓君.哈尔滨工程大学 2007
[6]六自由度机械臂轨迹规划研究[D]. 马强.哈尔滨工程大学 2007
[7]四自由度教学机器人的研制[D]. 熊青春.合肥工业大学 2006
[8]六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真[D]. 张焕.西安理工大学 2004
本文编号：3330096
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