基于移动摇摆平台的多自由度机器人系统研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要随着我国国民经济的快速发展，机器人在工业生产、科研领域的地位也迅速提高。鉴于此，本文提出了一种基于移动摇摆平台的多自由度机器人系统的设计方案。本系统在水面及水下平台作业、补给船综合补给、船舶吊放货物以及空间对接等领域有广泛的应用前景。本文综述了机器人的发展概况，以及机器人运动学系统、机器人轨迹规划和机器人仿真技术的国内外研究现状。提出了基于移动摇摆平台的多自由度机器人系统的设计方案。介绍了多自由度机器人系统的组成、工作原理、以及具体的实施方案。在机器人的研究和设计过程中，运动学系统的关键技术，如运动学方程的正解、逆解、运动轨迹规划中的空间插值算法

2、，在国内外一直处于研讨之中。本文将运动学方程建立在笛卡儿坐标系下，运用D—H方法，在坐标变换的基础上来实现机械手运动方程的正解、逆解。分析机械手末端执行器可达空阳J。在移动摇摆平台运动的条件下，为保持机械手末端执行器位姿恒定，解算出机械手各个关节的角度，为机械手的控制提供了依据。分析了三次、五次、抛物线、B样条插值计算法，运用上述计算法对机器人进行轨迹规划。本文提出了采用B样条曲线来构造插值曲线的时间最优的轨迹规划方法。它利用了机器人各个关节的最大速度、最大加速度作为约束条件，来优化机器人轨迹。关键词：移动摇摆平台：机械手；运动学；位姿恒定：轨迹规划：仿真哈尔滨工程大学硕士学

3、位论文AbstractWiththefastdevelopmentofournationaleconomgthestatusoftherobotinthefieldsofindustrialproductionandscientificresearchimprovesrapidly．Inviewofthis，AMulti—DOFrobotsystembasedonmovableandrotatableplatformisproposedinthisthesis．Thesystemhasextensiveapplicationprospectsonoceandevelopmen

4、t，comprehensivesupplyofshipping，spacebuttjoint．Currentsituationondevelopment，kinematics，trajectoryplanningandsimulationofrobotathomeandabroadissummarizedinthethesis．AMulti．DOFrobotsystembasedonmovableandrotatableplatformis．Proposed．Thecomposition，operationprinciple，andconcreteimplementingsc

5、hemeofMulti-DOFrobotsystemisintroduced．inthecourseofresearchanddesignoftherobot，thekeytechnologywithsystematickinematics，forwardkinematicssolution，backwardkinematicssolutionandspaceinterpolatedcalculationoftroectoryplanningete，isdiscussingallthetimeathomeandabroad．KinematicsequationisputinC

6、artesiancoordinatessysteminthethesis．Inordertokeeptheendeffectorpositionandattitudestabilization，undermovableandrotatableplatformmotion，theD—Hmethodisusedtosolvetheanglewhichiscalculatedmanipulatoreachjoint．Threetimes，fivetimes，parabola，Bsplineinterpolatedcalculation，Analyseisusedtoplantraj

7、ectoryplanning．Theoptimummethodintimeisusedtooptimizethetrajectoryoftherobot，adoptingBsplineinterpolatedcalculation，，utilizingthespeed，accelerationconditionofroboteachjointtorestrain．Keyword：movableandrotatableplatform；manipulator；kinematics；positionanda