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六自由度主操作机器人机构构型及其性能分析

作　者: 及淑芳
导　师: 张顺心
学　校: 河北工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 主操作机器人构型性能分析工作空间
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 7次
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内容摘要

医疗机器人是当前机器人领域研究的重要方向之一，它不仅为传统医疗手段开辟了新的思路，也对其相关领域技术的发展产生积极的推动作用，目前已成为一个具有很大潜在市场的新兴的产业。本文主要研究的是六自由度主操作机器人，具体内容如下：首先，在满足六自由度主操作机器人工作空间尽量大的前提下，对其构型进行综合分析。确定其手臂构型为第一个水平旋转，第二、三个竖直旋转的三个转动关节，其手腕构型为轴线相交于一点的三个转动关节。其次，从运动学角度出发，基于D-H方法,建立主操作机器人的运动学模型,求出末端执行机构的运动学正解,运用齐次变换矩阵求出运动学逆解，并对四组逆解进行分析从而选择一组最可行解。同时对该机器人进行速度分析，确保其运动过程中的稳定性。最后，通过MATLAB对主操作工作空间进行分析，以较大工作空间为目标，建立目标函数，通过MATLAB编程，得到D-H参数中的距离和杆长与目标函数值之间的关系，从而得到优化后的半椭球体形状工作空间以及相应的结构参数，并通过SolidWorks软件建立了该机器人三维实体模型。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-17
  §1-1 课题的目的及意义  8
  §1-2 主从式遥操作医疗机器人概述  8-16
    1-2-1 主从式遥操作医疗机器人系统及特点  8-10
    1-2-2 医疗机器人研究现状  10-12
    1-2-3 主操作医疗机器人概述  12-16
  §1-3 本文的主要研究内容  16-17
第二章六自由度主操作机器人的构型  17-24
  §2-1 引言  17
  §2-2 人机工程学概述  17-18
  §2-3 六自由度主操作机器人的功能与选型  18-23
    2-3-1 主操作机器人功能分析  18-19
    2-3-2 六自由度主操作机器人的机构选型  19-23
  §2-4 本章小结  23-24
第三章六自由度主操作机器人运动学分析  24-40
  §3-1 运动学基础理论  24-26
  §3-2 正运动学分析  26-29
  §3-3 逆运动学分析  29-35
    3-3-1 运动学逆解的求解  29-34
    3-3-2 运动学逆解的选择  34-35
  §3-4 正逆解数值验证  35-37
  §3-5 速度模型分析  37-39
  §3-6 结论  39-40
第四章六自由度主操作机器人工作空间分析  40-51
  §4-1 工作空间定义  40
  §4-2 工作空间优化  40-46
  §4-3 机器人的 SOLIDWORKS 建模与装配  46-50
    4-3-1 SOLIDWORKS 简单介绍  46-47
    4-3-2 三维结构建模  47-49
    4-3-3 SOLIDWORKS 干涉检查  49-50
  §4-4 结论  50-51
第五章结论与展望  51-52
  §5-1 结论  51
  §5-2 展望  51-52
参考文献  52-54
致谢  54

六自由度主操作机器人机构构型及其性能分析

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