机械臂机电耦合特性的仿真与实验研究

发布时间：2023-08-30 00:21

　　机器人的出现,一定程度上将人类的双手从枯燥的重复工作中解放,工业机器人则是机器人领域中发展最快的,她可完成如搬运、喷漆、焊接、涂胶、码垛等重复性工作。虽然工业机器人技术已经很成熟了,但是依旧存在许多问题,智能化程度越高的机器人,导致人类参与其工作的时间越少,所以对机器人的运行稳定性、使用寿命、维护周期等要求会相应提高。工业应用的串联机械臂是由电机和机械臂本体组成,电机的选型与机械臂结构的匹配问题就会凸显,需要深入研究,为机器人满足工业需求提供技术支持。本文以串联型机械臂为研究对象,对机械臂运动学快速建模、逆运动学求解、机械臂动力学建模基于机械臂动力学的轨迹规划、机械臂机电耦合特性等研究,并通过仿真与实进行验证。主要研究内容如下:(1)机械臂运动学分析。在Solidworks中建立机械臂三维模型,通过与MatLab无缝连接建立机械臂的机械-电气控制系统与运动学模型,并在MatLab中设计人机控制界面用于机械臂的运动控制和机械臂的可视化仿真。根据Piper三轴汇交原则,机械臂具有封闭解,对机械臂逆运动学进行求解,编写程序进行计算,对计算结果与实际情况进行比对,验证了计算模型的正确性。(2)...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外关节型机器人研究现状
    1.3 机械臂运动学与动力学研究现状
    1.4 机电耦合研究现状
    1.5 研究内容与技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术路线
第二章 机械臂运动学分析
    2.1 前言
    2.2 坐标系及其变换
        2.2.1 坐标系的建立
        2.2.2 坐标变换
        2.2.3 连杆描述及变换矩阵
    2.3 GSK机械臂运动学建模
        2.3.1 GSK机械臂运动分析
        2.3.2 GSK机械臂运动学正解
        2.3.3 GSK机械臂运动学逆解
        2.3.4 GSK机械臂微分运动学
        2.3.5 GSK机械运动学仿真
    2.4 本章小结
第三章 机械臂动力学分析
    3.1 前言
    3.2 机械多体系统动力学建模方法
        3.2.1 牛顿-欧拉方法
        3.2.2 凯恩方法
        3.2.3 拉格朗日方法
    3.3 机械臂动力学模型
        3.3.1 机械臂动力学方程的建立
        3.3.2 机械臂ADAMS仿真
    3.4 本章小结
第四章 机械臂机电耦合分析
    4.1 前言
    4.2 GSK机械臂伺服传动系统机电耦合建模
        4.2.1 永磁同步电机原理及结构
        4.2.2 静止坐标下永磁同步电动机的建模
        4.2.3 Clark和Park变换
        4.2.4 旋转坐标下永磁同步电机模型
    4.3 矢量控制系统
        4.3.1 空间电压矢量调制技术(SVPWM)
        4.3.2 矢量控制原理
        4.3.3 矢量控制系统框图
    4.4 GSK机械臂伺服传动系统与控制系统
        4.4.1 传动系统与控制系统模型
        4.4.2 机械臂关节完整控制系统MatLab仿真
    4.5 本章小结
第五章 机械臂运动性能指标验证实验
    5.1 前言
    5.2 实验平台
    5.3 实验步骤
    5.4 实验结果
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简介
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3844570