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本文设计了一种四自由度小型抓取机器人,对该机器人的重要部件进行了有限元分析,并在运动学、动力学方面进行了分析和仿真,探讨了关节空间的轨迹规划。主要工作包括以下几个方面: 1)结合四自由度抓取机器人的功能需求,对抓取机器人进行总体运动方案和结构方案的设计,并对机器人的关键部件,小臂、大臂、安装板和支架的多种工况进行了静态分析,最后运用三维软件Solid Edge对机器人进行虚拟装配。 2)对所设计的抓取机器人方案进行了运动学分析,求出了其正、逆解和雅克比矩阵,并用蒙特卡洛法计算了机器人的工作空间;利用ADAMS软件对所设计的机器人进行了运动功能的仿真,验证了上述解析解的正确性及本文方案的可行性。 3)重点探讨了关节空间的轨迹规划,借助Matlab的机器人工具箱,建立了机器人仿真模型,并进行了运动学仿真。利用高次多项式轨迹规划,在空间中选出20个点,使机器人按照规定的路径绘制出机器人运动仿真图。 4)采用第二类拉格朗日法建立了抓取机器人动力学模型,推导出机器人动力学方程。结合Matlab和Adams对动力学的正、逆向问题进行了仿真,为以后的控制和轨迹规划提供了依据。