仿人机械臂的末端执行器的运动学与力学分析
本文关键词: 仿人机械手 运动学分析 力学分析 构型 MATLAB/Simulink 出处:《河北工业大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着科技的进步,社会经济的发展,机械手的应用领域在不断的扩大,已经从工业领域应用到日常生活当中。因此为了提高残疾人(特指上肢残疾)的生活质量和增强在日常生活中的自理能力,本课题以仿人机械臂的末端执行器(简称机械手)为研究对象,研制出能够替代人手完成日常生活中的一些事情和结构相对简单的仿人机械手,从而达到所需的功能要求。具体内容如下:(1)从仿生学的角度出发,对仿人机械手的结构进行综合分析,确定了包括一个手掌、三个手指、指节连杆以及推盘等的机械手结构,并利用SolidWorks软件建立三维实体模型。(2)从运动学角度出发,建立运动学模型,对机械手进行了运动学分析。基于运动学分析的理论基础,运用MATLAB/Simulink软件进行了运动学仿真,确定了机械手各个构件在任意时刻的位置、角速度、角加速度以及末端位置的运动轨迹,并对仿真结果进行了分析,得出了机械手运动平稳的结论,表明设计合理。(3)本文对机械手进行了基本的受力分析,得出了机械手在抓取物体时各关节的受力和驱动力的变化趋势,从而确定机械手可以稳定的抓取物体;然后,对机械手进行了强度分析,确定了材料满足强度要求。综上所述,本文完成了仿人机械手的主要结构的构型,利用运动学理论进行了运动学分析及仿真,同时,完成了对仿人机械手基本的受力分析,进行了强度的校核,验证了仿人机械手结构的合理性和可行性。
[Abstract]:With the progress of science and technology and the development of social economy, the application field of manipulator is constantly expanding. In order to improve the quality of life of persons with disabilities (especially upper limb disability) and to enhance their ability to take care of themselves in daily life, Taking the end actuators of humanoid manipulator as the research object, a humanoid manipulator which can replace the human hand to accomplish some things and simple structure in daily life is developed. In order to meet the required functional requirements, the specific contents are as follows: 1) from the point of view of bionics, the structure of the humanoid manipulator is comprehensively analyzed, and the structure of the manipulator, including one palm, three fingers, a knuckle linkage and a push disk, is determined. The kinematics model of manipulator is established from the kinematics point of view. Based on the theoretical basis of kinematics analysis, the kinematics simulation is carried out by using MATLAB/Simulink software. The position, angular velocity, angular acceleration and terminal position of each component of the manipulator are determined at any time. The simulation results are analyzed, and the conclusion that the manipulator moves smoothly is obtained. It shows that the design is reasonable. (3) in this paper, the basic force analysis of the manipulator is carried out, and the change trend of the force and driving force of each joint is obtained when the manipulator grabs the object, so as to determine that the manipulator can grasp the object stably; then, The strength analysis of manipulator is carried out, and the material meets the strength requirement. In summary, the configuration of the main structure of humanoid manipulator is completed, and the kinematics analysis and simulation are carried out by using kinematics theory, at the same time, The basic force analysis of humanoid manipulator is completed, the strength of the manipulator is checked, and the rationality and feasibility of the structure of humanoid manipulator are verified.
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP241
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 孙祥溪;罗庆生;苏晓东;;工业码垛机器人运动学仿真[J];计算机仿真;2013年03期
2 张振良;胡俊伟;;某装备吊装装置运动学及动力学分析研究[J];农业装备与车辆工程;2007年11期
3 徐鲤鸿;陈伟海;宋蔚阳;;一种多自由度蟑螂机器人的运动学分析[J];计算机测量与控制;2008年01期
4 肖育林,张小明,金群;基于UG的SF32601型自卸车运动学分析与仿真[J];机械研究与应用;2005年05期
5 张晓超;董玉红;;基于MATLAB/Simulink的机器人运动学仿真[J];现代制造工程;2005年S1期
6 王君;刘军;;“三维复杂机械运动学仿真”中高速图形建模方法研究[J];科学技术与工程;2008年05期
7 卞学良;杜清;马振书;李珂;;危险弹药机器人机械手运动学仿真分析[J];现代制造工程;2010年06期
8 王吉岱;连金玲;;气动式除冰机器人及其运动学分析[J];中国机械工程;2013年05期
9 王树新,高超,刘又午,范鹏;基于运动学的机械多体系统动态视觉化研究[J];河北工业大学学报;2000年01期
10 庞淑娟;倪受东;;五自由度教学机器人的运动学分析及仿真[J];现代制造工程;2007年06期
相关会议论文 前6条
1 钱广;黄美发;罗伟钊;;城市生活垃圾分拣机构设计与运动学分析[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
2 王经坤;艾兴;张进生;黄克正;;石材异型加工设备虚拟运动的仿真[A];新型建筑材料技术与发展——中国硅酸盐学会2003年学术年会新型建筑材料论文集[C];2003年
3 高自成;徐学林;闵淑辉;陈飞;;竹席自动编制机的运动学仿真研究[A];2007全国木材加工技术与装备发展研讨会论文集[C];2007年
4 陈玉振;魏忠良;;基于虚拟样机的雷达倒竖机构分析[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
5 覃世军;宋云涛;姚达毛;李格;曹磊;周自波;鲍立曼;;ITER遥控部件转运车双密封门运动学分析[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第7册)[C];2009年
6 崔峰;姜芳;葛汉林;;人字架结构运动学仿真[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
相关硕士学位论文 前10条
1 尚玄清;轨叉式变速箱选换档系统设计与运动学仿真[D];大连理工大学;2015年
2 田凤娟;仿人机械臂的末端执行器的运动学与力学分析[D];河北工业大学;2015年
3 王继承;打瓜取籽机机构的运动学分析及优化设计[D];石河子大学;2013年
4 王金师;6R/300切削机器人结构设计与运动学仿真[D];山东理工大学;2012年
5 雷超;一种3自由度自动钻铆机构的运动学分析与优化设计[D];燕山大学;2013年
6 刘冬梅;步行爬坡机整机设计及运动学仿真[D];东北林业大学;2009年
7 程伟;基于OpenGL月球车运动学分析与仿真[D];上海交通大学;2009年
8 张焕;六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真[D];西安理工大学;2004年
9 曹文祥;基于人机工程学的虚拟人手的模型建立及运动学仿真[D];武汉理工大学;2011年
10 肖子学;弹齿滚筒式捡拾装置的参数化设计及运动学仿真研究[D];内蒙古农业大学;2014年
,本文编号:1535982
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/1535982.html