机械手逆运动学分析、仿真及轨迹规划 毕业论文

《机械手逆运动学分析、仿真及轨迹规划 毕业论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、机械手逆运动学分析、仿真及轨迹规划课题来源随着机械及其控制科学的发展，具有模拟人体手臂运动功能，用以完成按固定程序抓取、搬运物件操作的机械手应运而生。它不但可以实现生产的机械化和自动化，而且能够在特殊环境下工作以保护人身安全，因此它广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。为了适应先进社会生产力的发展要求，我们应对其原理技术有更深的了解和掌握。然而由于设备、专业知识储备以及时间的限制，此课题仅针对机械手的逆运动学分析、逆雅可比矩阵求解及轨迹规划进行理论性研究。机器人的基本运动学分析可分为正运动学分

2、析与逆运动学分析两个范畴：所谓正运动学，就是解决将运动参数由关节空间向操作空间映射的问题；而所谓逆运动学，就是解决将运动参数由操作空间向关节空间映射的问题。换言之，正运动学是结果逻辑，而逆运动学是条件逻辑。机器人的轨迹规划是通过具体的技术手段使机器人端部执行机构按预定的轨迹实现实时运动。本课题正是通过Matlab编程的方法实现机器人逆运动学分析及轨迹规划两大问题运算结果的可视化。一、本课题的基本内容1.了解关于机械手的相关知识、表示术语等；2.学习并掌握机械手逆运动学的分析方法——坐标变换法；3.研究机械手

3、的逆雅可比矩阵的求解方法；4.基于Matlab实现教学机械手逆运动学编程，并封装；5.研究直线运动和圆弧运动轨迹规划算法及基于Matlab的编程实现。二、本课题的重点和难点1.编制出实现机器人运动学分析的Matlab程序，实现运算结果的可视化；2.系统的正确封装；三、论文提纲1.绪论；2.机械手概况；3.根据机械手的模型图建立D-H坐标系；4.确定机械手连杆及关节参数；5.确定相邻两连杆间的坐标变换矩阵及其逆变换；6.为所研究的机械手做正运动学分析；7.为所研究的机械手做逆运动学分析；8.研究机械手对应形位

4、逆雅可比矩阵的算法；9.在关节空间实现机械手的轨迹规划；10.用Matlab实现上述操作并进行仿真验证；11.参考文献，附录及谢辞。四、进度安排2011-3-26——2011-3-31.了解机器人学基础知识，学习机器人运动学分析IV、雅可比矩阵及轨迹规划的相关理论知识；2011-4-01——2011-4-15.对所研究的机械手进行运动学理论计算，并为其设计出合适的轨迹规划方案；2011-4-16——2011-4-24.阅读Matlab相关书籍，初步掌握Matlab相关操作，寻找理论与程序二者的结合点并完成对

5、该系统的程序编制工作，与此同时，对前面理论计算之不合理处做出必要的修改；2011-4-25——2011-5-10.有步骤，有计划地完成对所编程序的纠错调试工作，在调试程序的过程中逐步形成论文；2011-5-11——2011-5-25.修改论文；2011-5-26——2011-5-27.准备答辩。IV毕业设计（论文）任务书学生姓名学号指导教师设计（论文）题目机械手逆运动学分析、仿真及轨迹规划主要研究内容本设计题目针对机械手逆运动学分析及仿真。拟定主要研究内容：了解关于机器人的相关知识、表示术语等；学习并掌握机

6、器人逆运动学的分析方法；研究机械手的逆雅可比矩阵的求解算法；基于Matlab实现教学机器人逆运动学编程，并封装；研究点位运动和直线运动轨迹规划算法及基于Matlab的编程实现研究方法在明确机械手的本体结构及位姿表示方法的基础上，利用坐标变换法实现其运动学逆解分析；利用Matlab软件实现逆运动学编程；学习机器人轨迹规划及插值算法相关知识以实现机械手直线和圆弧轨迹设计及基于Matlab的编程实现主要技术指标(或研究目标)正确给出教学机器人的运动学逆解算法；编制出实现机器人运动学分析的Matlab程序，实现运算

7、结果的可视化。主要参考文献[1]庞淑娟倪受东.五自由度教学机器人的运动学分析及仿真[J].现代制造工程-2007,6[2]程永伦朱世强.基于Matlab的QJ-6R焊接机器人运动学分析及仿真.机电工程-2007,11[3]蔡自兴.机器人学[M].清华大学出版社 2000.[4]尚涛.工程计算可视化与MATLAB实现[M].IV目录摘要-1-Abstract-1-一、绪论-3-(一)机械手概述-3-(二)课题研究的目的、意义及主要研究内容-4-二、机械手整体分析-4-(一)机械手简介-4-(二)机械手的D-H

8、坐标系-6-(三)机械手的连杆及关节参数-6-(四)机械手相邻两连杆间的坐标变换矩阵及其逆变换-7-三、机械手运动学分析-8-(一)正运动学分析-8-(二)逆运动学分析-11-四、机械手逆雅可比矩阵算法-15-五、机械手轨迹规划-18-(一)点位运动-18-(二)直线运动-18-(三)圆弧运动-19-六、机械手Matlab仿真验证-22-(一)正运动学程序仿真验证-22-(二)逆运动学程序仿真验证-23-(三)逆