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当今时代,世界各国爆炸恐怖袭击事件时有发生,全球和平与发展受到重大威胁。由于恐怖爆炸活动隐蔽突发,爆炸技术手段变化无常,爆炸装置形式多种多样,反恐排爆技术日渐成为了世界难题,排爆装备的研制同样引起了世界各国的高度关注。排爆机器人是一种重要的排爆装备的,可以代替人到不能去或不适宜去、有爆炸等环境中完成危险物排除等工作。目前,排爆机器人已成为机器人领域的重要研究对象。本文结合排爆机器人操作臂的功能要求,提出了一种五自由度操作臂的结构方案,并对操作臂的机械系统进行了详细的设计。设计过程中着重考虑了机构的稳定性与封装性两个因素,使操作臂更加符合产品要求。文中还设计了一种指间角度可调的三指夹持器,并对夹持器进行了详细的介绍与功能描述。基于D-H坐标变换方法,对操作臂进行了运动学分析,建立了操作臂的正运动学与逆运动学方程。针对机构的奇异位形的问题,推导了操作臂的雅克比矩阵,并应用螺旋理论建立了局部雅克比方阵,求得了两种不同类型的奇异位形。针对路径点的便捷化输入问题提出了一种基于X-Y-Z固定角坐标系表示法的路径点表示法。在此基础上,模拟排爆作业任务,通过制定运动过程中的路径点,并运用关节空间规划方法对各个路径段进行轨迹规划,最后得到了关节空间轨迹函数与仿真曲线图。采用拉格朗日法对操作臂进行了动力学的理论分析,基于排爆作业任务规划得到的关节运动规律,通过MATLAB进行动力学仿真运算,获得了关节驱动电机的力矩规律。结合驱动电机的性能参数,对之前规划的关节运动轨迹做了合理性分析。最后进行了基于ADAMS的操作臂动力学虚拟样机仿真,并与理论分析的仿真结果进行了对比,证明了理论分析的正确性。