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《五自由度串聯機械臂運動建模與仿真研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、分類號TP301學校代碼10590UDC621密級公開深圳大學碩士學位論文五自由度串聯機械臂運動建模與仿真研究學位申請人姓名葉仁平專業(yè)名稱機械工程學院（系、所）機電與控制工程學院指導教師姓名曾德懷教授深圳大學學位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文五自由度串聯機械臂運動建模與仿真研究是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律后果由本人承擔。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)機器人的應用越來越廣泛。對機器人基礎理論的研究，有利于改善操作性能和提高工作效率，而運動學、動力學、工作空間、軌跡規(guī)劃和控制理論是研究工業(yè)機器人技術的基礎。本文設計了一款具有五自由度的串聯機械臂，以此為研究對象，對其進行運動系統分析和仿真。1、運用Solidworks軟件，設計了5R串聯機械臂三維模型，采用D-H坐標法對其進行運動學建模，討論了正、逆運動學問題。采用拉格朗日（Lagrange）法進行動力學建模，計算各關節(jié)的力矩。通過MATLAB/RoboticsToolbox編程，對機械臂進行運動學和動力學仿真，得到
3、正、逆運動學的計算數值，仿真結果驗證了數學建模的正確性。2、對機器人的工作空間問題進行了探討，重點討論了工作空間的求解方法，分別就解析法和數值法求解工作空間進行了介紹，利用MATLAB進行機械臂工作空間的仿真，得到了5R機械臂實際工作空間的三維離散點云圖形和投影圖形。3、研究了機器人在笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃，提出了基于NURBS曲線自適應實時前瞻插補算法，該算法以輪廓誤差和法向加速度作為約束條件調節(jié)插補速度，用預估-校正法控制插補誤差，用S型前瞻加減速法進行速度規(guī)劃，利用NURBS曲線的對稱性來預測減速點的位置，實現了進給速度和加速度的平滑過渡，最后利用MATLA
4、B對該算法編程仿真，仿真結果顯示該算法可以較好地完成自由曲線的自適應插補運動。4、為了研究柔性構件對運動精度產生的影響，構建了機械臂的剛-柔耦合模型，通過對比帶載條件下的剛性理想模型和剛-柔耦合模型的運動仿真結果，得出柔性構件會對運動精度會產生一定影響的結論，最后對關鍵柔性構件進行剛度和強度分析，用于輔助優(yōu)化連桿結構設計。5、研究了利用ADAMS和MATLAB/Simulink進行虛擬樣機模型和控制模型的聯合建模、仿真的方法?；谟嬎懔胤?建立了機械臂的動態(tài)控制模型，實現了ADAMS中的虛擬樣機和MATLAB中搭建的控制系統的聯合仿真。單關節(jié)控制模型仿真結果顯
5、示，該聯合仿真系統具有良好的階躍響應特性和軌跡跟蹤特性。關鍵詞：機械臂；運動學；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
