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基于ADAMS的平面机器人逆解方法的研究

作　者: 陈志洋
导　师: 罗康
学　校: 西华大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: ADAMS 机器人逆解模型转换驱动倒置仿真分析
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

机器人是现在科学技术发展的必然产物,人们可以让机器人来代替人进行繁重而枯燥的工作。随着科学技术的不断发展,机器人的应用越来越广泛,尤其是工业机器人在工业生产中应用最为广泛。人们逐步加大对机器人的研究力度,以便机器人能更好的为人们服务。本文是以POWER CUBE可重构模块化机器人的一种构形为机器人原型,基于机械动力学分析软件ADAMS,对给定POWER CUBE机器人末端点的任意轨迹求机器人逆解的方法进行研究。经过对机器人结构的分析,可将其简化成一个平面3自由度的开链连杆机构。为了避免一般逆解方法中繁琐的数学运算,在此借助ADAMS进行求解。本文主要提出了由模型转化、驱动倒置组成的求逆的方法。在逆解过程中首先提出一个模型转化思想:将机器人的简化模型由3个自由度的平面开链机构转化成为一个3个自由度的平面闭链机构;还提出一个驱动倒置的思想:在闭链机构中从相对于开链机构起始端的末端开始对转化模型添加驱动,然后进行仿真分析求解原机器人模型的驱动。求逆解过程如下:(1)将机器人开链机构转化成闭链机构,并在ADAMS中进行建模。(2)运用数学知识求解闭链机构的驱动,并进行驱动倒置。(3)对转化模型进行运动学仿真分析,测量仿真分析后的原模型关节转角数据,并进行多项式插值求出原模型的驱动函数。(4)对所求的驱动函数进行验证:验证轨迹是否正确,末端杆姿态是否正确,以达到验证求解方法目的。用上述的方法就可求出给定POWER CUBE机器人末端点的任意轨迹的机器人的逆解。这种方法借助于ADAMS软件来简化机器人逆解的求解过程,有利于更好的对机器人进行控制,为多自由度的空间机器人逆的解研究打下一个很好的基础,使得机器人在工业生产等领域取得新的突破,提高生产率和经济价值,拓展应用范围。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 机器人的简介  8-9
  1.2 串联机器人机构简介  9-10
  1.3 课题研究的主要内容、目的和意义  10-12
2 POWER CUBE 模块化机器人及软件简介  12-19
  2.1 POWER CUBE 模块化机器人简介  12-15
  2.2 ADAMS 的功能介绍  15-18
  2.3 MATLAB 简介  18-19
3 基于ADAMS 机器人求逆模型的创建  19-31
  3.1 POWER CUBE 工作空间的求解  19-24
    3.1.1 机器人的工作空间  19-21
    3.1.2 灵活性和灵活度  21-23
    3.1.3 POWER CUBE 的工作空间  23-24
  3.2 求逆模型的创建原理  24-26
  3.3 POWER CUBE 机器人的建模  26-31
    3.3.1 机器人几何建模  27-28
    3.3.2 模型约束的创建  28-31
4 机器人求逆模型的仿真分析  31-56
  4.1 驱动的数学原理及其求解  31-39
    4.1.1 模型一的驱动求解  32-37
    4.1.2 模型二的驱动求解  37-39
  4.2 模型的驱动添加和仿真  39-45
    4.2.1 模型一的驱动添加和仿真  39-44
    4.2.2 模型二的驱动添加和仿真  44-45
  4.3 仿真结果分析  45-56
    4.3.1 模型一的仿真结果分析  45-51
    4.3.2 模型二的仿真结果分析  51-56
5 驱动的验证和方法总结  56-73
  5.1 驱动的验证  56-70
    5.1.1 模型一驱动的验证  56-63
    5.1.2 模型二驱动的验证  63-70
  5.2 机器人求逆方法的总结  70-73
6 前景和展望  73-74
参考文献  74-76
致谢  76-77

基于ADAMS的平面机器人逆解方法的研究

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