论文题目: 水下机械手设计及仿真研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 船舶与海洋结构物设计制造
作者: 张敏
导师: 石秀华
关键词: 机械手,动力学,无路径搜索,优化
文献来源: 西北工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文以水下平台为载体,设计了一水下作业型机械手,建立了其运动学和动力学方程。在此基础上对机械手的轨迹规划进行了研究,给出了实时生成轨迹的方法。利用机械系统动力学仿真软件ADAMS,对机械手的运动学、动力学分析和仿真技术进行了较深入、系统的研究,优化了其结构,并利用仿真数据计算出电机的主要参数。 在机械手的仿真分析方面,阐述了如何利用SolidWorks建立ADAMS需要的仿真模型,并对模型进行了参数化的建立和敏感性研究。 针对水下的特殊环境,在ADAMS中建立了水下机械手模型,并在模型中加入了水流干扰的模拟条件进行仿真,得出了运动学和动力学参数的仿真数据结果。 结合机械手动力学的特点,给出两种动力学分析方法。第一种是典型操作任务的动力学方法,利用该方法求解出典型操作任务下的各个运动参数,给出动力学优化目标函数,优化了机械手的结构;第二种是无路径搜索方法,利用该方法计算出机械手全工作空间内的极限载荷,得出仿真数据,用得到的数据计算出伺服电机的主要性能参数,为电机的选择打下基础。 本文从水下机械手的运动学、动力学参数设计角度出发,利用机械系统仿真软件ADAMS建立了一套设计和分析水下机械手的方法,解决了水下机械手本体设计中参数无法精确确定的难题,提高了水下机械手的设计精度。对快速、准确地开发水下作业型机械手,提高水下机械手性能具有重要意义。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1．1 引言
1．2 水下机器人的现状
1．3 仿真技术概述
1．4 研究目的和意义
1．5 本文主要工作
第二章 机械手结构设计及运动学和动力学分析
2．1 数学基础
2．1．1 位置描述
2．1．2 方向描述
2．1．3 坐标变换
2．1．4 连杆的描述
2．2 自由度的选择
2．3 结构设计
2．4 运动学分析
2．4．1 概念
2．4．2 正运动学
2．4．3 逆运动学
2．5 动力学分析
2．5．1 牛顿—欧拉方程的动力学算法
2．5．2 计算结果
2．6 小结
第三章 机械手轨迹的形成
3．1 引言
3．2 轨迹规划的一般性问题
3．3 关节空间规划方法
3．3．1 三次多项式插值
3．3．2 过路径点的三次多项式插值
3．3．3 抛物线过渡的线性插值
3．3．4 过路径点抛物线过渡的线性插值
3．4 轨迹的实时生成
3．5 小结
第四章 仿真分析研究
4．1 软件介绍
4．2 运动学仿真
4．2．1 概述
4．2．1 三维实体仿真模型建立
4．2．2 仿真分析的初步设置
4．2．3 运动仿真
4．3 参数化设计
4．3．1 参数化介绍
4．3．2 参数化模型
4．3．3 设计参数的敏感性研究
4．4 水流干扰下的运动模拟
4．5 典型操作任务的动力学优化设计
4．5．1 优化理论
4．5．2 典型操作任务
4．5．3 动力学优化
4．6 无路径搜索优化设计
4．6．1 惯性空间的确定
4．6．2 优化设计
4．6．3 仿真结果
4．7 小结
第五章 电机的选择
5．1 引言
5．2 电机参数
5．2．1 电机选择方法
5．2．2 电机参数
§5．3 小结
第六章 结论
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文
参考文献
发布时间: 2005-06-27
参考文献
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