單驅(qū)動(dòng)躲閃機(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā).x課件

單驅(qū)動(dòng)躲閃機(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā)仿人機(jī)器人與普通機(jī)器人相比具有更高的靈活性,其行為動(dòng)作與人類更加相似,在特定情況下可以輔助或者代替人類完成許多高危險(xiǎn)性的工作,是機(jī)器人領(lǐng)域中最重要的分支之一。近些年,隨著科技水平的大大提高,世界各國(guó)針對(duì)仿人機(jī)器人的研制投入了巨大精力,仿人機(jī)器人得到了空前的發(fā)展,能夠?qū)崿F(xiàn)的功能越來(lái)越多,適應(yīng)未知環(huán)境的能力也越來(lái)越強(qiáng),然而目前對(duì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究較少,而且多模態(tài)的動(dòng)作也對(duì)機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高精度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等核心機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了許多特殊要求?；诖吮疚闹饕O(shè)計(jì)了一臺(tái)具有躲閃功能的仿人機(jī)器人,針對(duì)機(jī)器人的軀干結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)研究,完成了機(jī)器人實(shí)物裝配并且通過(guò)對(duì)機(jī)器人躲閃功能的實(shí)驗(yàn)測(cè)試,驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。首先,通過(guò)閱讀大量文獻(xiàn)了解國(guó)內(nèi)外仿人機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀,分析現(xiàn)在主流仿人機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);根據(jù)人類軀干的躲閃動(dòng)作,設(shè)計(jì)了一種具有躲閃功能的仿人機(jī)器人結(jié)構(gòu),并對(duì)主要組成模塊進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)。參考人體的穩(wěn)定極限和人類的應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間,初步設(shè)定機(jī)器人的躲閃位移和躲閃時(shí)間,通過(guò)比較分析各種情況下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間,確定了機(jī)器人的最佳躲閃動(dòng)作和相關(guān)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。其次,對(duì)躲閃機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論研究分析和計(jì)算。運(yùn)用D-H法建立基于各個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)系,根據(jù)空間剛體的位姿變換得到機(jī)器人不同部位的位姿矩陣,建立機(jī)器人不同部位的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,最后計(jì)算得到了機(jī)器人各部分的輸出變換矩陣即運(yùn)動(dòng)學(xué)正解并進(jìn)行了驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上利用反變換法求得機(jī)器人各部分的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。通過(guò)分析幾種常用的機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模方法的優(yōu)缺點(diǎn)并結(jié)合本文機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),選擇運(yùn)用拉格朗日方程(LagrangeEquation)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究分析;建立基于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的廣義坐標(biāo)系,選擇各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)變量作為廣義坐標(biāo),建立基于機(jī)器人不同部位的動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)計(jì)算得到了機(jī)器人不同部位不同運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的動(dòng)力學(xué)方程。最后,利用SolidWorks構(gòu)建躲閃機(jī)器人裝配體結(jié)構(gòu)并進(jìn)行簡(jiǎn)化,導(dǎo)入ADAMS軟件中建立躲閃機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型。依照設(shè)計(jì)要求,定義各零部件的材料屬性,根據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系,添加約束、創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)、施加摩擦力。通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析,利用ADAMS后處理模塊對(duì)結(jié)果進(jìn)行提取,得到了仿人機(jī)器人不同躲閃動(dòng)作時(shí),不同關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角速度曲線、運(yùn)動(dòng)位移曲線和扭矩曲線;通過(guò)ADAMS仿真并結(jié)合MATLAB軟件最終獲得了機(jī)器人躲閃運(yùn)動(dòng)軌跡的曲線圖;接下來(lái)完成了機(jī)器人實(shí)物裝配并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量,得到機(jī)器人各關(guān)節(jié)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速