五杆并联机器人运动学仿真及其结构分析

论文摘要

并联机器人因其结构上以及精度上的优点而在一些强度要求高及运动精度要求严格的方面有着广泛的应用。本文以五杆并联机器人为研究对象,分别用数值解和解析解的方法建立了满足仿真要求的并联机构的运动学逆解模型、正解模型。在仿真观察运动规律的基础上对并联机器人插补算法及结构特性进行分析,并研究了五杆并联机器人的运动范围以及如何通过键盘控制机械手臂进行各种方式的运动,仿真程序中实现了通过G代码控制机器人手臂的自动运动。在实物设计当中,在雅各比矩阵的基础上实现五杆并联机器人的控制算法,用数值解的方法建立了实际控制所需要的并联机构的运动学逆解模型、正解模型,得到较为完善的输入、输出解析式关系,并能基本实现仿真程序中所涉及的各种运动形式,达到了一定的精度和速度要求。此外还在雅各比矩阵的基础上分析了五杆并联机器人所涉及的部分运动学问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究状况分析
• 1.3 选题的目的和意义
• 1.4 论文的主要研究内容及框架
• 第二章 五杆并联机器人数学建模
• 2.1 五杆并联机器人的数学模型
• 2.2 正逆运动学分析
• 2.2.1 解决问题的两种方法
• 2.2.2 解析解分析方法
• 2.2.3 数值解分析方法
• 2.3 小结
• 第三章 仿真设计及控制算法分析
• 3.1 引言
• 3.2 实验目的
• 3.3 实验过程
• 3.3.1 控制语句读入及变量处理
• 3.3.2 并联机器人正逆算法在仿真程序中的应用
• 3.3.3 交互式程序的实现
• 3.3.4 机器人自动运行过程中运动轨迹在窗口中的显示
• 3.4 并联机器人工作空间分析
• 3.5 并联机器人控制过程的插补算法分析
• 3.5.1 定时插补和定距插补
• 3.5.2 运动轨迹插补算法
• 第四章 实验结果
• 4.1 仿真实验结果
• 4.2 实物实验
• 4.2.1 结构分析
• 4.2.2 奇异性研究
• 4.2.3 控制软件介绍
• 4.3 机构的动力学分析
• 第五章 结论及研究展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 本文待做的工作与研究展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢