模块化自装配机器人的系统设计与研究

发布时间：2023-03-27 00:10

　　模块化自重构机器人由一个个模块单元组成,这些模块单元自身也相当于一个小机器人,通过模块单元之间的自主连接与断开,能够构成各种各样构型各异的机器人,以满足日益复杂的任务需要。当前模块化自重构机器人主要还停留在实验室阶段,很少应用与工业环境中,而工业模块化机器人的构型改变都是人为完成的,它们的模块单元基本不具有智能性。本文主要针对模块化自装配机器人系统进行研究,期望能一定程度上实现模块化自重构机器人的工业应用,主要研究内容包括:机器人模块单元的结构设计,模块化机器人构型的描述,自装配过程中模块单元之间的定位校准,以及模块单元自装配过程的规划研究。模块单元的结构设计主要包含连接接口的设计,模块单元自主移动的实现,关节模块驱动能力的设计。本文通过对两自由度与三自由度所有构型的机器人的动力学进行分析归纳,提炼出一种可以计算六自由度以内所有构型的机器人的动力学的方法,从而保证关节模块的驱动能力能满足任务需求又不至于造成太多浪费。采用“一面二销”的定位方式保证连接接口的机械定位,并且便于连接过程中的定位,再利用曲柄滑块死点机构驱动四个爪子,实现模块单元的连接锁紧。最后通过将轮子与关节模块转动输出接口...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究的目的和意义
    1.2 模块化自装配机器人的研究现状及分析
        1.2.1 模块化可重构机器人的研究现状与分析
        1.2.2 群体机器人的研究现状与分析
        1.2.3 模块化自重构机器人通信定位的研究现状与分析
        1.2.4 模块化机器人自重构过程规划的研究现状与分析
    1.3 现有研究存在的主要问题
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 机器人模块单元的结构设计
    2.1 引言
    2.2 机器人关节模块规格的设计
        2.2.1 两自由度与三自由度机器人的构型情况及受力分析
        2.2.2 多种构型的机器人的通用受力计算方法
    2.3 电机与减速机的选型设计
        2.3.1 电机的选型设计
        2.3.2 减速机的选型设计
    2.4 机器人模块单元的结构设计
        2.4.1 可移动关节模块的机构设计
        2.4.2 可移动关节模块与连杆模块的结构设计
    2.5 模块单元的连接特性
        2.5.1 机器人模块单元总结
        2.5.2 关节模块单元的连接特性
    2.6 本章小结
第3章 模块化机器人构型的描述及其自生成
    3.1 引言
    3.2 模块化机器人构型的图形描述
        3.2.1 模块化机器人最小单元的构型抽象
        3.2.2 机器人模块最小单元的实际组合情况
    3.3 机器人模块最小单元的符号表示
    3.4 模块化机器人构型的矩阵描述及其自生成
        3.4.1 模块化机器人构型的矩阵描述
        3.4.2 模块化机器人最小单元的DH参数
        3.4.3 模块化机器人构型的矩阵描述的自生成
    3.5 本章小结
第4章 自装配过程中模块间的定位校准
    4.1 引言
    4.2 模块间定位校准的策略
    4.3 超声波检测位姿的原理设计
    4.4 模块间激光定位的原理及仿真验证
        4.4.1 模块间激光定位的原理
        4.4.2 模块间激光定位的误差计算
    4.5 模块间激光定位的误差分析及优化改进
        4.5.1 模块间激光定位的误差分析
        4.5.2 模块间激光定位的优化改进
    4.6 本章小结
第5章 模块化机器人的自装配过程规划及仿真验证
    5.1 引言
    5.2 模块化机器人自装配过程的总体策略
    5.3 两个模块单元的自装配过程规划
        5.3.1 小车单元的自装配过程
        5.3.2 连杆模块与单个关节模块的自装配过程
    5.4 模块化机器人自装配过程的仿真验证
        5.4.1 机器人模块单元的路径规划
        5.4.2 模块化机器人自装配过程的仿真验证
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3771975