新型机器人手腕的概念设计与运动学分析

摘要

该文以空间机器人手腕为研究对象,以机械设计理论、机器人机构学、矩阵论、优化设计方法为工具,提出一种新型三转动自由度模块化、可重构手腕结构,使其具有结构简单紧凑,姿态空间大,可即插即用等特点,并对其进行运动学分析,主要工作和成果可以概况为以下几个方面:□依据设计思路选择手腕工作原理,据此确定各构件的具体实现方案.其中在传动机构的设计与选取中,对三个不同类型双万向节的结构特点加以比较,进而选出最为合理的类型,并对其根据需要进行改造.最后在所得结构的基础上,针对回转型末端执行器,去掉一个自由度而重构成为二转动自由度手腕机构.□以上、下两半球的相对转角为变量构造机构运动学正、逆解模型.在模型求解过程中,将输出端绕自身轴线的旋转分解为

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第一章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外研究状况综述

1.2.1机器人手腕的分类与存在问题

1.2.2 pitch-yaw-roll和roll-pitch-roll手腕

1.3本文主要研究内容

第二章机器人手腕的概念设计

2.1引言

2.2设计思路

2.3工作原理

2.4概念设计

2.4.1结构描述

2.4.2详细设计说明

2.5双万向节传动机构分析

2.5.1装配要求

2.5.2可选类型与所需调整

2.6手腕机构的重构设计

2.7小结

第三章数学模型的建立

3.1引言

3.2坐标系的建立与符号说明

3.3理论模型

3.3.1运动学正解

3.3.2运动学逆解

3.4机构传动模型

3.4.1双万向节机构传动比

3.4.2双万向节机构末端滑移量

3.5小结

第四章操作性能分析与尺度参数优化

4.1引言

4.2操作性能分析与评价指标

4.2.1操作性能分析

4.2.2性能评价指标

4.3雅可比矩阵

4.4奇异位置分析

4.5尺度参数的优化设计

4.6工作空间分析

4.7小结

第五章全文结论

5.1全文结论

5.2后期展望

参考文献

论文作者在攻读硕士学位期间完成的学术论文

致谢