cs類6自由度機械臂的建模與仿真畢業(yè)論文

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1、畢業(yè)設(shè)計說明書CS類6自由度機械臂的建模與仿真王光耀11050444X20學(xué)生姓名：學(xué)號：中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院學(xué)院：自動控制系系名：電氣工程及其自動化專業(yè)：林都指導(dǎo)教師：2015年6月摘要：機械臂作為機器人最主要的執(zhí)行機構(gòu)，對于它的研究有著重要的意義。機械臂系統(tǒng)包括機械、硬件、軟件、算法這四個部分。各個部分都是緊密相聯(lián)，需要互相協(xié)調(diào)來設(shè)計的。采用標(biāo)準(zhǔn)的D．H建模方法，建立了機械臂的數(shù)學(xué)模型。對機械臂的正運動學(xué)進(jìn)行了分析，采用解析法對關(guān)節(jié)角進(jìn)行解耦運算，推導(dǎo)出了逆運動學(xué)的封閉解析解，并采用功率最省做為性能指標(biāo)，確定了唯一解。使用基于Matlab平

2、臺下的RoboticsToolbox機器人工具箱對推導(dǎo)過程的正確性進(jìn)行了驗證與仿真。關(guān)鍵字：機械臂運動學(xué)模型仿真Abstract:Asthemostimportantrobotmanipulator,robotarmhasimportantsignificanceforitsresearch..Themechanicalarmsystemincludesfourparts:machinery,hardware,softwareandarithmetic..Eachpartiscloselyrelated,needtocoordinatetode

3、sign.ThemathematicalmodelofthemanipulatorisestablishedbyusingthestandardD.Hmethod..Themanipulatorkinematicswereanalyzedonjointangledecouplingoperationbyusinganalyticalmethodderivedclosedanalyticalsolutionoftheinversekinematics,andthepoweroftheprovincetodoastheperformanceinde

4、xtodeterminetheuniquenessofthesolution.ThecorrectnessoftheprocessisverifiedbyusingtheToolboxRoboticsrobottoolboxbasedontheMatlabplatform.36目錄摘要：11緒論11.1研究的背景和意義11．2國內(nèi)外機械臂研究現(xiàn)狀21．2．1國外機械臂研究現(xiàn)狀31.2.2國內(nèi)機械臂研究現(xiàn)狀121．3仿真技術(shù)研究現(xiàn)狀142六自由度機械臂建模162.1概述162．2機械臂位姿描述162．2．1位置描述162．2．2方位描述162．2

5、．3位姿描述172．2．4平移坐標(biāo)變換172．2．5旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換172．2．6復(fù)合變換172．2．7齊次坐標(biāo)變換172．3六自由度機械臂建模及正運動學(xué)分析192．3．1建立數(shù)學(xué)模型192．3．2正運動學(xué)分析202．3．3正運動學(xué)仿真232．4六自由度機械臂逆運動學(xué)分析252．4．2逆運動學(xué)分析252．4．2逆運動學(xué)仿真292．5本章小結(jié)31參考文獻(xiàn)32致謝33361緒論1.1研究的背景和意義機器人是一種能夠進(jìn)行編程并在自動控制下執(zhí)行某些操作和移動作業(yè)任務(wù)的機械裝置?。機器人技術(shù)作為二十一世紀(jì)非常重要的技術(shù)，與網(wǎng)路技術(shù)、通信技術(shù)、基因技術(shù)、虛擬現(xiàn)

6、實技術(shù)等一樣，屬于高新技術(shù)。它涉及的學(xué)科有材料科學(xué)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、通訊技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等等很多學(xué)科口J。機械臂作為機器人最主要的執(zhí)行機構(gòu)，對它的研究越來越受到工程技術(shù)人員的關(guān)注。一個機械臂系統(tǒng)主要包括機械、硬件和軟件、算法這四個部分。到具體設(shè)計需要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計、運動學(xué)分析、動力學(xué)分析、軌跡規(guī)劃研究、路徑規(guī)劃研究、運動學(xué)動力學(xué)仿真等部分。對于一套輕便型機械臂的研發(fā)，需要把各個部分緊密聯(lián)系，互相協(xié)調(diào)設(shè)計。隨著時代的進(jìn)步，機器臂技術(shù)的應(yīng)用越來越普及。己逐漸滲透到軍事、航天、醫(yī)療、日常生活及教育娛樂等

7、各個領(lǐng)域。目前實際應(yīng)用的絕大多數(shù)機器臂都是固定在基座上的，它們只能固定在某一位置上進(jìn)行操作，因而其應(yīng)用范圍多限于工業(yè)生產(chǎn)中的重復(fù)性工作。于是實際生產(chǎn)生活中迫切需要一種活動空間大，能適用于各種復(fù)雜環(huán)境和任務(wù)的可移動機器人。由于移動機器人工作空間大、運動靈活等優(yōu)點．對它們的研究也是越來越多，但是這種機器人很多都是實現(xiàn)移動的．并沒有可控制的手臂，所以沒有抓取物體的功能。為了讓移動機器人能夠完成簡單的作業(yè)，在它上面安裝兩只輕型服務(wù)型機械臂顯的尤其必要。圖1．1為德國宇航中心研制的具有視覺伺服可控機械臂的移動機器人。36。1．2國內(nèi)外機械臂研究現(xiàn)狀機械臂

8、的研究最早可追溯到20世紀(jì)40年代，美國Argonne&OakRidge國家實驗室開發(fā)了用于處理放射性物質(zhì)的遙控機械操作手。1954年，美國Georg