五自由度轮式悬架移动机械手动力学分析与研究

摘要

将多自由度串联机械手安装到移动载体上就组成了移动机械手。较之一般的固定机械手，其工作空间大大扩大了。阻尼悬架系统的存在可以缓解、削弱不规则路面对机械手力与位移方面的影响。但是，移动载体与阻尼悬架的引入均大大增加了机械手动力学模型的建立难度。本文在参考前人研究成果的基础上，对五自由度轮式悬架移动机械手的运动学与动力学做了系统而全面的分析。
　　本文的研究内容主要如下：
　　1.五自由度轮式悬架移动机械手的运动学分析。从机械手的完整、非完整约束方程以及末端轨迹出发，分离了机械手系统独立坐标变量与关联坐标变量，建立了五自由度轮式悬架移动机械手的正、逆运动学模型。
　　2.五自由度轮式悬架移动机械手的动力学分析及其仿真。结合运动学模型，以拉格朗日方程为核心，分析推导了机械手系统的质量矩阵、广义力以及驱动力等动力学因素，然后将各动力学因素整合代入拉格朗日方程从而建立了机械手系统的完整正、逆动力学模型，并进行了数值仿真。通过仿真结果的分析比对，验证了动力学模型的正确性。
　　3.基于机械手系统动力学分析结果的参数设计。基于动力学模型仿真结果，进行了机械手系统的设计以及优化。从力矩结果出发，推算出电机的驱动功率从而选择合适的电机型号，并校核危险构件的弯曲强度。以动力学模型为基础，以最小耗能为优化目标，构件长度为优化变量，对机械手系统进行了优化设计。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2移动机械手研究现状

1.3研究存在问题

1.4本文主要研究内容

第二章 五自由度轮式悬架移动机械手运动学分析

2.1 运动学分析基础知识

2.2 五自由度轮式悬架移动机械手运动学分析

2.3 本章小结

第三章 五自由度轮式悬架移动机械手动力学分析及仿真

3.1 动力学基础知识

3.2 五自由度轮式悬架移动机械手动力学分析

3.3轮式悬架移动机械手动力学仿真

3.4 本章小结

第四章 基于轮式悬架移动机械手逆动力学模型的参数设计

4.1 基于机械手系统动力学模型的电动机选型

4.2 基于机械手系统动力学模型的杆长优化设计

4.3 基于机械手系统动力学模型的构件强度分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

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