双自由度平面五杆机构的运动设计、动态仿真和轨迹控制

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1、摘要本课题束自上海海事大学机械创新设计与实践基地项目——平面机器人运动设i1和轨迹控制的实验研究。本课题研究的目的是：1)探讨平面多自由度多柯fYL4《,2的设计、分析及轨迹择制的方法；2)研讨甲而多白山度多ff机构的iI算机动念仍真；3)了婀披拧f‘0序的放’；．f也镐Ⅳ以及PC4J1,4tl敛控系统削通Lll的力法；受控连4-rf)L构是指一个或若于个原动件受计算机控制，从而使机构粕确实现任意给定运动并具有智能化的一类机构。精确实现任意给定运动是机构学领域具有重要实际意义的一大难点，受控机构与受控机构学的研究正是应这一要求而兴起的。具有一个或两个受控原动件的平面受控五

2、卡丁机构是一个两自由度机构。本文以精确实现给定运动为目的，对受控平面五柯机构进行了以下几个方面的研究：1)平面血卡T机构运动设计，包括五柯机构的类型、工作空间、曲柄存在条件和运动干涉等的研究。2)连杓点轨迹控制研究：a、控制原理研究；b、二个原动件输入位置的计算，包括根掘预定轨迹上的已知点计算输入位胃；根捌连卡1点沿预定轨迹作等速运动的要求确定输入位胃及根掘连丰1点沿预定轨迹运动且主电机作匀速转动的要求计算输入位旨等三种情况。3)实验装霄的制作和轨迹控制的实现，以及机构运动的动态仿真。奉文通过对』上十丁机构进行结构分析，建立为使连十T点走出颅定轨迹的b卡1机卡，J数等‘梭

3、’儿然后通过解析法对数学校型进行求斛，得出与连中丁点所走轨迹十【

4、匹配的各卡1位胃，再使用VB语言对此数学模型进行编程，求得两种控制方式下的动画仿真以及主动件的两个输入值。文中还介绍了血柯二自由度轨迹控制实验装置的研制过程和控制原理，通过自{丁研sf]Jr发了这套实验装置，通过VB编程对其进行轨迹控制，大量的实验结果和实验数掘充分表明了此套实验装胃是可行的，也验证了有关理论和计算公式的f确性。平面血杆机构连打点轨逊的三种运动控制方式的实现及相关的理论和计算公式的提出是本文的创新之处。关键词：血卡T二自山度机构，轨迹控制，受控机构学。AbstractThisthesIsco

5、mesfromtheprojectofthemachineinnovationdesignandpracticebaseofShanghaiMantlmeUnIverslty——theexperimentstudyofmovementdesigningandtrackcontrollingoftheflatrobot．ThisthesislSaimedto：1)discussionthemethodsofdesigning．analyzingandtrackcontrolhngofflatmulti—degreesoffreedomplanarmulti．barsmech

6、anism；2)researchingthecomputerdynamicsJmUIatlon，3)UnderstandingtheprogrammtngofnumerlcaJcontrolprogramandthecommunicatlonmethodofPCandthesystemofnumerlcaIcontroI．ThecontrolledlinkagemechanismiSakindofintelhgentmechanismthatoneorseveraIpnmemovementbarsarecontrolledbycomputerSOastomaketheme

7、chanismpreciselyrealizeanygivenmotion．IthasbeenasignificantlypracticaJproblemtorealizeanygivenmotionwithprecisioninthefieldofmechanics，thereforethecontrolledmechanismandthecontrolledmechanicsbooms．Theplannercontrolledfive—barmechanismiSatwofreedom—degreesmechanism．Aimedatrealizinganygiven

8、motionwithprectslon．thisthesiswilIresearchtothecontrolledfive—barmechanismfromthefoIlowingaspects：1)Studiesthemotionofplanarfive—barlinkages，includingthetypesoffive—barlinkages，workspace，theconditionofcrankexistingandtheproblemsofmotionintervene．2)Researchesthetrack