【摘 要】
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本文以船舱内部狭小复杂工作空间的涂装作业为任务背景,研究超冗余机器人构型及其设计方法,并对其进行运动学分析、动力学建模以及运动仿真研究,试图将超冗余机器人应用于封闭船舱作业,本文所取得的研究成果如下:通过分析船舱内部狭小复杂的工作空间结构,总结超冗余机器人的设计要求,并对当前超冗余机器人的关节构型以及其驱动方式进行综合分析,在此基础之上,确定超冗余机器人整体构型及其设计方案,并对其驱动元件进行分析
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本文以船舱内部狭小复杂工作空间的涂装作业为任务背景,研究超冗余机器人构型及其设计方法,并对其进行运动学分析、动力学建模以及运动仿真研究,试图将超冗余机器人应用于封闭船舱作业,本文所取得的研究成果如下:通过分析船舱内部狭小复杂的工作空间结构,总结超冗余机器人的设计要求,并对当前超冗余机器人的关节构型以及其驱动方式进行综合分析,在此基础之上,确定超冗余机器人整体构型及其设计方案,并对其驱动元件进行分析和计算。根据超冗余机器人的特点,建立多级传递的运动学模型,采用几何分析法研究机器人驱动空间与关节空间的映射关系;基于D-H参数法对机器人关节空间与操作空间进行正运动学分析,采用加权最小范数法对其逆运动学进行分析;通过Monte Carlo法对超冗余机器人单臂段以及整体机械臂的工作空间进行分析。利用MATLAB对超冗余机器人的运动学关系以及其工作空间进行仿真研究。采用牛顿-欧拉法对超冗余机器人进行动力学建模。利用Serpenoid曲线来拟合超冗余机器人在进行蜿蜒运动的姿态,并推导出一种精简、高效的超冗余机器人蜿蜒运动控制函数。利用ADAMS虚拟样机技术对超冗余机器人蜿蜒运动进行动力学仿真,通过控制变量法分别讨论其运动控制函数中各个参数对超冗余机器人蜿蜒运动的影响程度,从而选出最合适的参数,并绘制各个关节相应参数随时间变化的曲线。
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