轻型多关节排爆机器人设计与运动学研究
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更新于2024-07-15
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"这篇硕士学位论文主要探讨了多自由度机器人的设计与研究,特别是针对一个轻型五自由度关节型串联机器人的设计,该机器人旨在用于军事排爆领域。作者李健在导师杨杰的指导下,对中国科学技术大学机械电子工程专业进行了深入研究,并将成果集成在一款可安装在移动平台上的排爆机器人上。"
本文首先介绍了机器人技术的发展背景,强调了小型化、轻量化和多功能排爆机器人在军事领域的应用价值。作者基于国内外相关研究,设计了一款具有五个自由度的机器人,其关节全部采用转动形式,并通过行星齿轮减速器和蜗轮蜗杆机构的两级减速来增大扭矩。动力来源为直流电机,以确保机器人能够在有限的空间内完成复杂的动作。
接下来,论文详细探讨了机器人的运动学特性。作者建立机器人连杆坐标系,参数化表示机器人结构,并推导出正、逆运动学矩阵方程,实现运动学求解。利用Matlab的Robotics Toolbox工具箱对这些方程进行了仿真,验证了机器人的运动性能。
控制系统采用PC+DSP的两级架构,上层PC负责轨迹规划和运动学计算,下层基于双DSP芯片的自制运动控制器负责电机控制与驱动。控制器中采用光电编码器进行速度和位置反馈,以实现精确的位置、速度和电流控制。此外,论文还对单关节PID控制算法进行了研究和仿真,取得了理想的效果。
在软件系统层面,论文概述了整个控制系统的软件设计,包括上位机的轨迹规划软件和下位机的实时控制软件。最后,作者进行了机器人系统的实际试验,并与仿真结果进行对比,验证了设计的有效性。
关键词: 五自由度机器人,机构设计,运动学分析,仿真,两级控制,PID控制
这篇论文为后续的机器人研发工作提供了理论基础和技术参考,尤其是在多自由度机器人设计和控制策略方面,对于提升机器人在特殊环境下的操作能力具有重要意义。
2021-08-14 上传
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lxwm1983
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