五自由度移動機械臂結構設計優(yōu)化與運動規(guī)劃.pdf

1、移動機械臂因同時具有移動和操作能力，在現代生產生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，已經進入了社會的各個領域，不僅能夠在生產、生活中起到越來越大的作用，在工業(yè)應用等方面體現出越來越明顯的優(yōu)越性，且呈現每年不斷增長的趨勢，其研究和應用水平也是一個國家工業(yè)自動化水平的標志。本文在現有移動機器人本體的基礎上，圍繞輕型五自由度機械臂的設計，從結構設計與優(yōu)化、運動控制規(guī)劃兩個方面的內容進行分析研究，主要工作如下：
　　1)、在分析現有移動機器人技術

2、參數的基礎上，建立了五自由度機械臂運動學模型，分析了運動學正解和逆解的問題，用D-H法求解了五自由度機械臂的位姿正運動學方程，用代數法推導出了逆解，并且利用數值法對所設計的五自由度機械臂工作空間進行了仿真驗證。
　　2)、用PRO/E軟件設計了移動機械臂系統(tǒng)三維實體模型，利用ANSYS軟件對在整個機械臂系統(tǒng)的關鍵構件進行了進行靜力學分析，結合輕型機械臂的設計需求，給出了以降低自重為目標的關鍵構件減重孔的設計和優(yōu)化方案，得到了相同質

3、量下最優(yōu)模型。同時對關鍵構件進行模態(tài)分析，計算結果表明了給出的機械臂結構設計優(yōu)化方案合理可行。
　　3)、以整個移動機械臂系統(tǒng)為對象，分別給出了三種工況下移動機械臂的不同運動控制策略，對僅需機械臂獨立運動可完成的工況，基于三次樣條擬合方法進行了機械臂空間軌跡規(guī)劃；對于需大范圍的工況，利用粒子群算法對機械臂系統(tǒng)的移動平臺進行了全局路徑規(guī)劃：將機械臂和移動平臺的運動聯(lián)合，實現了移動機械臂系統(tǒng)的運動規(guī)劃，不同環(huán)境中的計算機仿真結果表明，