基于五轴串联机械臂的运动模拟研究
发布时间：2021-11-05 00:51
运动模拟器从20世纪70年代出现,通过在运动模拟器上模拟飞机船舶等的运动,被广泛地应用于车辆驾驶模拟、飞行器模拟、战舰性能测试以及许多的民间娱乐设备上。串联方式的运动平台运动范围大,响应速度快,控制简单,成本低,而且如今硬件的发展使得负载和控制精度得到很大提升,使设计一种有效的自由度串联运动平台应用于运动模拟具有更好的可实现性,而且随着国内游戏与娱乐产业的开放与蓬勃发展,特别是虚拟现实技术的发展,刺激了许多娱乐运动模拟的设计与发展,故研究串联机构的运动模拟器,具有很高的实用意义与价值。以前的运动模拟器几乎全部是以并联机构为基础搭建的,应用最多的也是最为成熟是基于六自由度stewart平台搭建的。而串联机构的模拟器还未被广泛研究,由于串联机构和并联机构结构的差异,运动方式和控制方式也有差异。所以需要深入对串联机构运动学、动力学进行研究,才能将之前基于并联机构研究的运动模拟技术运用到串联机构的模拟器上。本文就搭建的串联五轴机械臂进行运动学,动力学进行研究学习,然后将运动模拟技术与之结合分析,运动模拟过程也即对加速度、角速度和位移的约束过程,也即是轨迹规划问题,所以利用在串联机构上运动学、动...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
六自由度串联运动模拟器
大小、运动学求解计算、控制难度以及经济成本方面来看，串联设计的优势要明显大于并联。当然串联设计也有其缺点，如：误差累计，负载能力较弱。所以之前的运动模拟器较少基于串联机构搭建，但随着机械臂等串联机构由于软硬件的提升，精度和负载都得到很大提升，因此在模拟驾驶等其他领域的应用上，能研发出一种自由度串联运动平台就体现出了非常大的实用意义和价值。由于串联机械臂的精度和负载的提高，不仅可以在军用、航天领域得到应用，由于其成本和场地要求等特点在民用特别是很多娱乐游戏方向有很大的优势。随着国内游戏与娱乐产业的开放与蓬勃发展，特别是 VR 技术的发展，刺激了许多娱乐运动模拟的设计与发展。如图 1-1 是一项新的研究项目，由德国蒂宾根大学 Max Planck 生物控制研究所的 Paolo Robuffo Giordano 和他的同事们所研究。它利用工业机械臂改装赛车模拟器的从而极大的拓展机械厂商的产品销售。该机械臂是六轴 Kuka KR 500 机械手臂，由 Robocoaster 生产，最多可以承受重物可达 500kg，这种机械产品一般多用于仓库管理、工业生产或者是游乐场设施。正因为它的将近两米长的手臂，在模拟赛车过程中，这款模拟器可以的多种加速度和角度的变化情况。如图 1-2，DLR（德国航空航天中心）研发了一款的运动模拟器，这款运动模拟器是由一个工业机器人手臂组成，它甚至可以让旋转、翻滚等极端情况真实再现。
10N m 最大转矩，正是因为这些特性，该机械臂可以在多种工业生产环境下工作[6]。图 1-3 传递数百公斤重的芯模铸件图 1-4 KUKAKR 1300 Titan创建于 1956 年的日本 FANUC 公司已经生产出了多达 240 种的机器人。其括负载能力超强，运行时间超长和灵活性极大的 M-2000iA 系列[7]，如图 1-6。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊逻辑的高逼真度运动体感算法研究[J]. 王辉,朱道扬,平凡. 系统仿真学报. 2017(03)
[2]汽车驾驶模拟器及其关键技术研究现状[J]. 刘东波,缪小冬,王长君,李舜酩,高岩. 公路与汽运. 2010(05)
[3]液压驱动机械臂的轨迹规划[J]. 杨政,尚建忠,王彪,唐力,梁科山,苟明康. 机械设计与研究. 2009(02)
[4]运动模拟器及其运动平台系统的发展现状及应用前景[J]. 宋国峰,程忠涛,袁立鹏,任勇,程忠志. 机械设计与制造. 2008(06)
[5]基于Vega的车辆驾驶模拟视景仿真[J]. 江学东,陈无畏. 公路与汽运. 2007(02)
[6]基于OpenGVS的分布式虚拟汽车驾驶视景系统设计与实现[J]. 尹念东,陈定方,李安定. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2006(06)
[7]汽车驾驶模拟器视景的三维动画实现[J]. 尹念东. 信息技术. 2004(09)
[8]对世界工业机器人发展特点的分析[J]. 孙学俭,于国辉,周文乔,徐光霁. 机器人技术与应用. 2002(03)
[9]人机工程学在汽车驾驶模拟器研制上的应用[J]. 高平,李合非,王曙光,苏凡会,翟丽,曹景立,王会明. 农机化研究. 2001(04)
[10]浅谈飞行模拟器的发展及作用[J]. 王知中. 航空科学技术. 1994(02)
硕士论文
[1]动感赛车运动模拟器的仿真分析与控制实现[D]. 郭历农.电子科技大学 2016
[2]七自由度机械臂动力学建模与轨迹规划研究[D]. 宋少华.哈尔滨工业大学 2015
[3]六自由度机械臂轨迹规划方法研究[D]. 李浩.浙江工业大学 2015
[4]曲轴上下料重载机械臂设计及三工位轨迹规划研究[D]. 刘蕾.哈尔滨工业大学 2014
[5]动感型汽车驾驶模拟器信息采集、处理与视景系统的研究[D]. 刘瑞丽.北京交通大学 2008
[6]串联多关节机械臂设计与分析[D]. 郭炬.华中科技大学 2008
[7]基于虚拟现实技术的汽车虚拟驾驶系统的研究与开发[D]. 荆旭.山东理工大学 2007
[8]汽车驾驶模拟器视景仿真系统关键技术研究[D]. 孙亮.武汉理工大学 2006
本文编号：3476741
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
六自由度串联运动模拟器
大小、运动学求解计算、控制难度以及经济成本方面来看，串联设计的优势要明显大于并联。当然串联设计也有其缺点，如：误差累计，负载能力较弱。所以之前的运动模拟器较少基于串联机构搭建，但随着机械臂等串联机构由于软硬件的提升，精度和负载都得到很大提升，因此在模拟驾驶等其他领域的应用上，能研发出一种自由度串联运动平台就体现出了非常大的实用意义和价值。由于串联机械臂的精度和负载的提高，不仅可以在军用、航天领域得到应用，由于其成本和场地要求等特点在民用特别是很多娱乐游戏方向有很大的优势。随着国内游戏与娱乐产业的开放与蓬勃发展，特别是 VR 技术的发展，刺激了许多娱乐运动模拟的设计与发展。如图 1-1 是一项新的研究项目，由德国蒂宾根大学 Max Planck 生物控制研究所的 Paolo Robuffo Giordano 和他的同事们所研究。它利用工业机械臂改装赛车模拟器的从而极大的拓展机械厂商的产品销售。该机械臂是六轴 Kuka KR 500 机械手臂，由 Robocoaster 生产，最多可以承受重物可达 500kg，这种机械产品一般多用于仓库管理、工业生产或者是游乐场设施。正因为它的将近两米长的手臂，在模拟赛车过程中，这款模拟器可以的多种加速度和角度的变化情况。如图 1-2，DLR（德国航空航天中心）研发了一款的运动模拟器，这款运动模拟器是由一个工业机器人手臂组成，它甚至可以让旋转、翻滚等极端情况真实再现。
10N m 最大转矩，正是因为这些特性，该机械臂可以在多种工业生产环境下工作[6]。图 1-3 传递数百公斤重的芯模铸件图 1-4 KUKAKR 1300 Titan创建于 1956 年的日本 FANUC 公司已经生产出了多达 240 种的机器人。其括负载能力超强，运行时间超长和灵活性极大的 M-2000iA 系列[7]，如图 1-6。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊逻辑的高逼真度运动体感算法研究[J]. 王辉,朱道扬,平凡. 系统仿真学报. 2017(03)
[2]汽车驾驶模拟器及其关键技术研究现状[J]. 刘东波,缪小冬,王长君,李舜酩,高岩. 公路与汽运. 2010(05)
[3]液压驱动机械臂的轨迹规划[J]. 杨政,尚建忠,王彪,唐力,梁科山,苟明康. 机械设计与研究. 2009(02)
[4]运动模拟器及其运动平台系统的发展现状及应用前景[J]. 宋国峰,程忠涛,袁立鹏,任勇,程忠志. 机械设计与制造. 2008(06)
[5]基于Vega的车辆驾驶模拟视景仿真[J]. 江学东,陈无畏. 公路与汽运. 2007(02)
[6]基于OpenGVS的分布式虚拟汽车驾驶视景系统设计与实现[J]. 尹念东,陈定方,李安定. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2006(06)
[7]汽车驾驶模拟器视景的三维动画实现[J]. 尹念东. 信息技术. 2004(09)
[8]对世界工业机器人发展特点的分析[J]. 孙学俭,于国辉,周文乔,徐光霁. 机器人技术与应用. 2002(03)
[9]人机工程学在汽车驾驶模拟器研制上的应用[J]. 高平,李合非,王曙光,苏凡会,翟丽,曹景立,王会明. 农机化研究. 2001(04)
[10]浅谈飞行模拟器的发展及作用[J]. 王知中. 航空科学技术. 1994(02)
硕士论文
[1]动感赛车运动模拟器的仿真分析与控制实现[D]. 郭历农.电子科技大学 2016
[2]七自由度机械臂动力学建模与轨迹规划研究[D]. 宋少华.哈尔滨工业大学 2015
[3]六自由度机械臂轨迹规划方法研究[D]. 李浩.浙江工业大学 2015
[4]曲轴上下料重载机械臂设计及三工位轨迹规划研究[D]. 刘蕾.哈尔滨工业大学 2014
[5]动感型汽车驾驶模拟器信息采集、处理与视景系统的研究[D]. 刘瑞丽.北京交通大学 2008
[6]串联多关节机械臂设计与分析[D]. 郭炬.华中科技大学 2008
[7]基于虚拟现实技术的汽车虚拟驾驶系统的研究与开发[D]. 荆旭.山东理工大学 2007
[8]汽车驾驶模拟器视景仿真系统关键技术研究[D]. 孙亮.武汉理工大学 2006
本文编号：3476741
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