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视觉伺服双臂冗余度机器人机构设计及其运动学研究

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目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1引言

§1.2冗余度机器人的出现与发展

§1.3冗余度机器人操作机设计的研究

§1.3.1冗余度机器人基本几何特征-奇异性的研究

§1.3.2冗余度机器人机构的优化设计

§1.4冗余度机器人运动学逆解及规划的研究

§1.4.1利用特解求冗余度逆解

§1.4.2利用通解求冗余度逆解

§1.4.3通过非冗余系统求冗余度逆解

§1.4.4轨迹规划

§1.5本文研究的主要内容

§1.5.1课题来源及意义

§1.5.2本文主要内容

参考文献

第二章YJP-1型机器人系统组成及机械结构优化设计

§2.1引言

§2.2 YJP-1型双臂机器人机械系统

§2.3 YJP-1型双臂机器人视觉系统

§2.4 YJP-1型双臂机器人的总体控制方案

§2.5 YJP-1型机器人关节传动比的优化设计

§2.5.1引言

§2.5.2传动比的优化设计

§2.6质量平衡原理在机械臂设计中的应用

§2.6.1引言

§2.6.2基本原理

§2.6.3质量平衡原理在YJP-1型机器人中的应用

参考文献

第三章YJP-1型冗余度机器人的运动学分析

§3.1引言

§3.2 YJP-1型机器人坐标系标定

§3.3 YJP-1型机器人运动学分析

§3.4YJP-1型机器人Jacobian矩阵的建立

§3.4.1引言

§3.4.2机器人Jacobian矩阵的微分变换法

§3.4.3机器人Jacobian矩阵的矢量积法

§3.4.4机器人Jacobian矩阵的微分-矢量法

§3.4.5 YJP-1型机器人Jacobian矩阵的建立

§3.5冗余度机器人奇异性分析

§3.5.1引言

§3.5.2平面三自由度机器人奇异性分析

§3.5.3 YJP-1型冗余度机器人奇异性分析

§3.5.4避免结构奇异的冗余度操作机设计

§3.6本章小结

参考文献

第四章冗余度机器人轨迹规划

§4.1引言

§4.2矩阵分离法

§4.2.1冗余度和冗余空间

§4.2.2矩阵分离法

§4.2.3基于速度的逆运动学问题

§4.2.4基于加速度的逆运动学问题

§4.3优化指标的选择

§4.3.1最小化关节速度的欧拉范数

§4.3.2相对关节限的最优

§4.3.3关节驱动力矩最小

§4.4仿真计算

§4.4.1平面三自由度机器人

§4.4.2 YJP-1型冗余度机器人

§4.5本章小结

参考文献

第五章冗余度机器人关节变量的滑模变结构控制研究

§5.1引言

§5.2变结构控制的原理

§5.3滑动模态的数学描述

§5.4变结构控制系统的设计方法

§5.5冗余度机器人滑模变结构控制的探讨

§5.5.1引言

§5.5.2控制方案的基本原理

§5.5.3冗余度机械臂的滑模跟踪控制

§5.5.4算例仿真

§5.6本章小结

参考文献

第六章双臂协调的运动学及其控制综述

§6.1引言

§6.2双臂协调的运动约束

§6.2.1双臂协调的位姿约束

§6.2.2双臂协调的速度约束

§6.3双臂协调控制综述

§6.3.1双臂协调层控制

§6.3.2双臂伺服层控制

§6.4本章小结

参考文献

第七章总结与展望

致谢

作者在攻读博士期间撰写及发表论文情况

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摘要

该文以该实验室自行研制的YJP-1型视觉伺服双臂冗余度机器人实验平台为背景,在以下方面进行了一些研究.参与了YJP-1型视觉伺服双臂冗余度机器人机构的总体设计.运用“匹配原理”对其关节传动比进行了优化设计,使各关节具有最大的加速能力.运用质量平衡原理对各关节驱动电机在机械臂上的位置进行了优化设计,减小了驱动电机的负载以及整个机器人系统惯量耦合的不利影响.对YJP-1型冗余度机器人进行了运动学分析.用D-H方法建立了YJP-1型冗余度机器人单臂的运动学方程.运用一种新的方法建立了YJP-1型机器人前面四个决定末端抓手位置的自由度的Jacobian矩阵.在平面三自由度机器人分析的基础上,对YJP-1型机器人的奇异性进行了分析.运用矩阵分离法以不同的性能指标对平面三自由度机器人和YJP-1型冗余度机器人的运动学逆解进行了研究,在此基础上对平面三自由度机器人和YJP-1型冗余度机器人的轨迹规划进行了研究,并进行了仿真计算.滑模变结构控制是一种具有强鲁棒性的非线性控制方法.该文对冗余度机器人的滑模变结构控制进行了一些探讨,并对YJP-1型冗余机器人前面四个决定末端抓手位置的自由度进行了仿真计算.对双臂协凋的运动学进行了一些研究,给出了双臂刚性抓持同一物体时的位置约束、姿态约束和速度约束关系.对双臂协调的控制研究进行了综述.

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