仿人雙臂協(xié)作機器人設計研究.pdf

1、雙臂機器人不僅能夠代替人類進行繁瑣重復的操作，同時，也能在惡劣危險環(huán)境下可以進行復雜的協(xié)作，成為當下機器人的研究熱點。從目前發(fā)展趨勢來看，高集成度模塊化關節(jié)的設計與運動控制，是雙臂機器人研究的關鍵所在。論文針對一種模塊化雙臂協(xié)作機器人，分別從高集成度模塊化關節(jié)結構設計、機械臂誤差來源分析及建模、冗余運動學和動力學建模以及關節(jié)伺服位置控制等幾方面開展研究工作。論文的主要研究內容和成果如下:
　　(1)冗余自由度機械臂結構設計。深入研

2、究了人手臂關節(jié)結構特點及冗余特性，設計了冗余自由度的模塊化疊加的多關節(jié)手臂，每個關節(jié)集電機、諧波減速器、絕對值編碼器、安全抱閘、驅動器、控制器等于一體;詳細介紹了其結構設計、零部件選型和電氣元件布置安裝;并進行了關節(jié)樣機研制。
　　(2)機械臂誤差來源分析與建模。分別就機械臂主要誤差來源:設計誤差、零件配合公差、加工裝配誤差進行了分析，對關節(jié)誤差及誤差傳遞進行了深入的研究。在此基礎之上，進一步研究機械臂結構誤差，該部分的分析計算為

3、機械臂設計和反饋系統(tǒng)設計提供了理論數據。
　　(3)冗余運動學、動力學建模和仿真分析。建立了冗余自由度機械臂運動學模型，對運動學的正解和逆解進行計算;研究了冗余度對機械臂回避奇異、靈活性、優(yōu)化主運動任務下的輔助操作指標等的影響。建立了單關節(jié)和整個機械臂的動力學模型，分析了各個關節(jié)的受力及驅動力矩，并結合Adams軟件得到了仿真數據，然后對關節(jié)內電機、減速器等關鍵零部件進行選型。
　　(4)雙臂協(xié)調操作運動控制。對機械臂末端軌