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《五自由度串聯(lián)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)建模與仿真研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號(hào)TP301學(xué)校代碼10590UDC621密級(jí)公開深圳大學(xué)碩士學(xué)位論文五自由度串聯(lián)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)建模與仿真研究學(xué)位申請(qǐng)人姓名葉仁平專業(yè)名稱機(jī)械工程學(xué)院（系、所）機(jī)電與控制工程學(xué)院指導(dǎo)教師姓名曾德懷教授深圳大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文五自由度串聯(lián)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)建模與仿真研究是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。論文作者簽名：日期：年月
2、日摘要隨著工業(yè)4.0新一輪科技革命的到來，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛。對(duì)機(jī)器人基礎(chǔ)理論的研究，有利于改善操作性能和提高工作效率，而運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、工作空間、軌跡規(guī)劃和控制理論是研究工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)。本文設(shè)計(jì)了一款具有五自由度的串聯(lián)機(jī)械臂，以此為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)分析和仿真。1、運(yùn)用Solidworks軟件，設(shè)計(jì)了5R串聯(lián)機(jī)械臂三維模型，采用D-H坐標(biāo)法對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，討論了正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題。采用拉格朗日（Lagrange）法進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，計(jì)算各關(guān)節(jié)的力矩。通過MATLAB/RoboticsToolbox編程，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真，得到
3、正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算數(shù)值，仿真結(jié)果驗(yàn)證了數(shù)學(xué)建模的正確性。2、對(duì)機(jī)器人的工作空間問題進(jìn)行了探討，重點(diǎn)討論了工作空間的求解方法，分別就解析法和數(shù)值法求解工作空間進(jìn)行了介紹，利用MATLAB進(jìn)行機(jī)械臂工作空間的仿真，得到了5R機(jī)械臂實(shí)際工作空間的三維離散點(diǎn)云圖形和投影圖形。3、研究了機(jī)器人在笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃，提出了基于NURBS曲線自適應(yīng)實(shí)時(shí)前瞻插補(bǔ)算法，該算法以輪廓誤差和法向加速度作為約束條件調(diào)節(jié)插補(bǔ)速度，用預(yù)估-校正法控制插補(bǔ)誤差，用S型前瞻加減速法進(jìn)行速度規(guī)劃，利用NURBS曲線的對(duì)稱性來預(yù)測(cè)減速點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)給速度和加速度的平滑過渡，最后利用MATLA
4、B對(duì)該算法編程仿真，仿真結(jié)果顯示該算法可以較好地完成自由曲線的自適應(yīng)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。4、為了研究柔性構(gòu)件對(duì)運(yùn)動(dòng)精度產(chǎn)生的影響，構(gòu)建了機(jī)械臂的剛-柔耦合模型，通過對(duì)比帶載條件下的剛性理想模型和剛-柔耦合模型的運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果，得出柔性構(gòu)件會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)精度會(huì)產(chǎn)生一定影響的結(jié)論，最后對(duì)關(guān)鍵柔性構(gòu)件進(jìn)行剛度和強(qiáng)度分析，用于輔助優(yōu)化連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。5、研究了利用ADAMS和MATLAB/Simulink進(jìn)行虛擬樣機(jī)模型和控制模型的聯(lián)合建模、仿真的方法。基于計(jì)算力矩法,建立了機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)控制模型，實(shí)現(xiàn)了ADAMS中的虛擬樣機(jī)和MATLAB中搭建的控制系統(tǒng)的聯(lián)合仿真。單關(guān)節(jié)控制模型仿真結(jié)果顯
5、示，該聯(lián)合仿真系統(tǒng)具有良好的階躍響應(yīng)特性和軌跡跟蹤特性。關(guān)鍵詞：機(jī)械臂；運(yùn)動(dòng)學(xué)；軌跡規(guī)劃；剛-柔耦合；仿真IAbstractThenewgenerationoftechnologicalrevolution,namely,theeraofIndustry4.0hadbeenarrived,applicationofindustrialrobotwasmoreandmoreextensive.Researchonthebasictheoryofindustrialrobotwouldhelptoimproveoperatingefficienciesandincr
6、easeproductivity.Robotkinematic,dynamics,workspace,trajectoryplanningandcontroltheorywerethebasisofthestudyofindustrialrobots.Thispaperpresentedanoveldesignof5-DOFseriesrobotmanipulator,andtookitastheresearchobject,carriedonthemotionSystemsystemanalysisandsimulation.1.ApplyingSolidwo
7、rkssoftwaretocreatethe3Dmodelwith5-DOFseriesrobotmanipulator,thekinematicmodeloftherobotmanipulatorwasestablishedbyD-Hmethod,theforwardandinversekinematicsproblemwerediscussed.dynamicmodelingderivedbytheLagrangemethod,calculatedthetorqueofeachjoint.Andtherobotmanipulatormodelwassetup
8、bytheRobotic
