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张拉整体移动机器人动力学及运动性能分析

作　者: 纪红娜
导　师: 李团结
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 张拉整体移动机器人动力学建模轨迹规划运动性能
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

张拉整体移动机器人是张拉整体结构研究的一个新方向,它具有轮式和腿式机器人所没有的形状和性质。本文以张拉整体移动机器人为研究对象,首先建立它的动力学模型,之后对其进行轨迹规划和运动性能分析。具体研究内容及成果如下:1.运用拉格朗日方法建立了张拉整体移动机器人刚体运动过程中的动力学模型;利用碰撞动力学理论建立了机器人与地面接触碰撞过程中的动力学模型;最后将两种动力学模型相结合,建立了张拉整体移动机器人的动力学模型。2.根据张拉整体移动机器人的动力学模型和结构特性,选择索驱动作为它的驱动方式。通过寻找驱动索变化量的合适组合状态,提出了一种基于索变化量组合挑选法的张拉整体移动机器人轨迹规划算法,该算法可以实现机器人沿预定轨迹运动,并通过机器人的运动实例验证了该方法的可行性。3.基于机器人动力学模型及轨迹规划算法,开发了张拉整体移动机器人运动仿真软件,该软件实现了张拉整体移动机器人的参数化建模和运动仿真。4.研究了驱动器配置、索的弹性系数和机器人构型对张拉整体移动机器人运动性能的影响,分析了这些因素对机器人运动性能影响的规律,为机器人的设计及应用提供了依据。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 张拉整体结构简介  7-10
    1.1.1 张拉整体结构的基本概念和发展  7-10
    1.1.2 张拉整体结构的特性  10
  1.2 张拉整体机器人简介  10-12
    1.2.1 张拉整体机器人的研究现状  10-12
    1.2.2 张拉整体机器人的特点及应用  12
  1.3 本文的主要工作  12-15
第二章张拉整体移动机器人动力学模型及运动分析  15-31
  2.1 引言  15
  2.2 刚体运动过程中的动力学模型  15-24
    2.2.1 坐标系的建立  15-17
    2.2.2 系统能量的求解  17-22
    2.2.3 动力学方程的建立  22-24
  2.3 接触碰撞过程中的动力学模型  24-26
    2.3.1 碰撞分析  24-25
    2.3.2 摩擦分析  25-26
  2.4 张拉整体移动机器人运动实例  26-29
  2.5 本章小结  29-31
第三章张拉整体移动机器人运动轨迹规划及仿真软件开发  31-43
  3.1 引言  31
  3.2 张拉整体移动机器人运动轨迹规划方法  31-33
  3.3 张拉整体移动机器人轨迹规划运动实例仿真  33-36
  3.4 张拉整体移动机器人运动仿真软件开发  36-41
    3.4.1 软件开发工具及运行环境  36-37
    3.4.2 软件的主要功能及操作中的关键问题  37-39
    3.4.3 软件仿真实例  39-41
  3.5 本章小结  41-43
第四章三杆九索张拉整体移动机器人运动性能分析  43-53
  4.1 引言  43
  4.2 驱动器配置分析  43-45
    4.2.1 驱动索数目对其运动性能的影响  43-44
    4.2.2 中索驱动对其运动性能的影响  44-45
  4.3 索的弹性系数分析  45-48
    4.3.1 索的弹性系数不同  45-46
    4.3.2 索的弹性系数分布不同  46-47
    4.3.3 驱动索与从动索的弹性系数  47-48
  4.4 机器人构型分析  48-51
    4.4.1 不同构型对其运动性能的影响  49-50
    4.4.2 中索驱动对不同构型机器人运动性能的影响  50-51
  4.5 本章小结  51-53
第五章总结与展望  53-55
  5.1 总结  53-54
  5.2 展望  54-55
致谢  55-57
参考文献  57-60

张拉整体移动机器人动力学及运动性能分析

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