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機(jī)器人靜力分析與動力學(xué)課件目錄contents機(jī)器人靜力分析機(jī)器人動力學(xué)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)機(jī)器人軌跡規(guī)劃機(jī)器人傳感器與感知CHAPTER機(jī)器人靜力分析01

靜力分析基本概念靜力分析在機(jī)器人設(shè)計中,靜力分析是評估機(jī)器人在靜態(tài)負(fù)載下的性能,主要關(guān)注力和力矩的平衡。靜態(tài)負(fù)載機(jī)器人在工作過程中需要承受的外部負(fù)載,包括重力、外部作用力等。平衡狀態(tài)機(jī)器人在靜力分析中處于靜止或勻速運(yùn)動狀態(tài),此時力和力矩的平衡使得機(jī)器人的位置和姿態(tài)保持不變。邊界元分析(BEM)通過在機(jī)器人結(jié)構(gòu)的邊界上定義場函數(shù),利用積分方程求解靜力問題。剛體動力學(xué)忽略機(jī)器人結(jié)構(gòu)的變形,將其視為剛體,通過牛頓第二定律等動力學(xué)原理求解靜力問題。有限元分析(FEA)將機(jī)器人結(jié)構(gòu)離散化為有限個小的單元,通過求解每個單元的平衡方程來得到整體結(jié)構(gòu)的靜力特性。機(jī)器人靜力分析方法通過靜力分析,可以評估機(jī)器人的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度,從而對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。結(jié)構(gòu)優(yōu)化負(fù)載能力評估安全防護(hù)設(shè)計靜力分析可以評估機(jī)器人在不同負(fù)載下的性能,為機(jī)器人的負(fù)載能力提供依據(jù)。靜力分析可以用于評估機(jī)器人在意外載荷下的穩(wěn)定性,為安全防護(hù)設(shè)計提供參考。030201靜力分析在機(jī)器人設(shè)計中的應(yīng)用CHAPTER機(jī)器人動力學(xué)02描述物體運(yùn)動與力的關(guān)系的定律,即物體加速度與作用力成正比,與物體質(zhì)量成反比。牛頓第二定律作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直線上的定律。牛頓第三定律描述物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量,等于物體的質(zhì)量乘以速度。動量動力學(xué)基本概念忽略物體變形,只考慮物體運(yùn)動狀態(tài)的模型。剛體動力學(xué)模型考慮物體變形和運(yùn)動狀態(tài)的模型,用于模擬機(jī)器人關(guān)節(jié)和連桿的運(yùn)動。彈性體動力學(xué)模型描述機(jī)器人各關(guān)節(jié)運(yùn)動狀態(tài)和力的關(guān)系的方程組。機(jī)器人運(yùn)動方程機(jī)器人動力學(xué)模型根據(jù)任務(wù)要求,規(guī)劃機(jī)器人的運(yùn)動軌跡,以滿足特定的動力學(xué)約束。軌跡規(guī)劃通過調(diào)整施加在機(jī)器人上的力,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的精確控制。力控制根據(jù)機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)和環(huán)境變化,調(diào)整控制策略,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的穩(wěn)定運(yùn)動。自適應(yīng)控制動力學(xué)在機(jī)器人控制中的應(yīng)用CHAPTER機(jī)器人運(yùn)動學(xué)03位置姿態(tài)速度加速度運(yùn)動學(xué)基本概念01020304描述機(jī)器人末端執(zhí)行器在空間中的位置。描述機(jī)器人末端執(zhí)行器的方向和姿態(tài)。描述機(jī)器人末端執(zhí)行器在空間中的運(yùn)動速度。描述機(jī)器人末端執(zhí)行器在空間中的運(yùn)動加速度。正運(yùn)動學(xué)模型根據(jù)機(jī)器人關(guān)節(jié)參數(shù),計算機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)。逆運(yùn)動學(xué)模型已知機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài),反求機(jī)器人關(guān)節(jié)參數(shù)。雅可比矩陣描述機(jī)器人末端執(zhí)行器速度與關(guān)節(jié)速度之間的映射關(guān)系。機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型123通過運(yùn)動學(xué)分析,確定機(jī)器人的工作范圍和可達(dá)位置。機(jī)器人的工作空間分析根據(jù)任務(wù)需求,規(guī)劃機(jī)器人的運(yùn)動軌跡和路徑。機(jī)器人的運(yùn)動規(guī)劃基于運(yùn)動學(xué)模型,設(shè)計機(jī)器人的控制算法和策略。機(jī)器人的控制策略運(yùn)動學(xué)在機(jī)器人設(shè)計中的應(yīng)用CHAPTER機(jī)器人軌跡規(guī)劃04機(jī)器人在運(yùn)動過程中經(jīng)過的路徑,由一系列位置和姿態(tài)組成。根據(jù)任務(wù)需求和機(jī)器人運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)等約束條件,規(guī)劃出機(jī)器人從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最優(yōu)或次優(yōu)運(yùn)動軌跡。軌跡規(guī)劃基本概念軌跡規(guī)劃軌跡根據(jù)機(jī)器人關(guān)節(jié)角度信息,通過運(yùn)動學(xué)正逆解計算出機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài),常用的有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)等?;谶\(yùn)動學(xué)的方法考慮機(jī)器人的動力學(xué)特性,通過優(yōu)化算法求解使機(jī)器人末端執(zhí)行器達(dá)到目標(biāo)位置和姿態(tài)的最優(yōu)或次優(yōu)關(guān)節(jié)力矩,常用的有基于雅可比偽逆、基于優(yōu)化算法等。基于動力學(xué)的方法利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯等人工智能技術(shù)進(jìn)行軌跡規(guī)劃,適用于復(fù)雜環(huán)境和未知任務(wù)?;谌斯ぶ悄艿姆椒C(jī)器人軌跡規(guī)劃方法03特種機(jī)器人在深海、太空、核輻射等極端環(huán)境下,通過軌跡規(guī)劃實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的穩(wěn)定運(yùn)動和任務(wù)完成。01工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)線上的裝配、焊接、搬運(yùn)等任務(wù)中,通過軌跡規(guī)劃實(shí)現(xiàn)高精度、高效率的自動化作業(yè)。02服務(wù)機(jī)器人在醫(yī)療、餐飲、家庭等服務(wù)領(lǐng)域,通過軌跡規(guī)劃實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、自主導(dǎo)航等功能,提高服務(wù)質(zhì)量。軌跡規(guī)劃在機(jī)器人控制中的應(yīng)用CHAPTER機(jī)器人傳感器與感知05傳感器定義01傳感器是一種能夠感知物理、化學(xué)或生物量并將其轉(zhuǎn)換為可處理和傳輸信號的裝置。傳感器分類02根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn),傳感器可以分為多種類型,如按工作原理可分為電阻式、電容式、電感式、壓電式等;按輸出信號可分為模擬輸出和數(shù)字輸出。傳感器工作原理03傳感器的工作原理基于各種物理、化學(xué)或生物效應(yīng),如電阻變化、電容變化、磁場變化等,將待測量的變化轉(zhuǎn)換為可測量的電信號。傳感器基本概念用于檢測機(jī)器人關(guān)節(jié)或末端執(zhí)行器的位置,如旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺等。位置傳感器用于檢測機(jī)器人關(guān)節(jié)或末端執(zhí)行器的速度,如測速發(fā)電機(jī)、光電編碼器等。速度傳感器用于檢測機(jī)器人關(guān)節(jié)或末端執(zhí)行器所受的力或力矩,如應(yīng)變片、壓阻式力傳感器等。力傳感器用于檢測機(jī)器人與周圍環(huán)境之間的距離,如超聲波傳感器、紅外傳感器等。距離傳感器機(jī)器人常用傳感器通過各種傳感器獲取機(jī)器人周圍環(huán)境的信息,如障礙物、地形等,為機(jī)器人導(dǎo)航提供依據(jù)。環(huán)境感知基于感

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