文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
工业机器人运动及仿真研究
姓名:张烈霞
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:李建华;王三民
20060515
摘要学等多种学科知识,已形成一门综合性的新兴学科~工业机器人学。工业机器人由于其能够适应柔性自动化生产的要求,因而在近代得到了迅猛的发展。工业机器人涉及到力学、机械学、电子学、生物学、控制论、计算机科在工业机器人的研究和设计过程中,机器人的运动学和动力学系统的有关理论与应用一直是研究人员关注的重点内容。本文首先对工业机器人运动学基础理论进行了必要的描述,给出了工业机器人运动学的表示方法及相关的运算关系。采用狧方法建立了工业机器人各关节的坐标系和代表各关节运动关系的转换矩阵,根据变换方程推导出一组简单实用的方程来实现运动学方程的正解。其次,机器人运动学是机器人动力学、机器人规划和控制的基础,在机器人研究中占有重要的地位,因此寻找简单而有效的方法研究机器入运动学具有重要的意义。分析目前工业机器人运动学研究方法的特点,认为几何法对于求解逆运动学问题是一种有效的方法。采用几何法对ひ祷魅四嬖硕蠼馐例表明,几何法描述运动学方程不仅方便,解法简单具有很强的实用性,而且适用于任何开链的全转动关节的机器人的逆运动学问题求解。然后采用第二类拉格朗日方程建立了工业机器人的动力学方程,而且利用抡嫒砑訮工业机器人进行了运动和动力学仿真。最后介绍了多关节工业机器人轨迹规划的相关理论,针对多关节工业机器人的运动规划进行了研究,给出了关节空间的轨迹规划,对Ⅵ工业机器人的轨迹规划进行了仿真和分析。本文针对ひ祷魅说脑硕投Ψ治鏊竦玫姆椒ê徒崧鄱杂诳展工业机器人的研究和设计具有一定的意义。关键词:工业机器人,运动学,动力学,轨迹规划,仿真西北工业大学硕上学位论文摘鐾
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第一章绪论§机器人技术发展概述业发展提供重要的技术支持。与此同时,机器人技术的内涵也正在不断丰富,例如;在美国不仅将工业机器人和服务机器人看作是机器人,还将无人机、水下潜器、月球车甚至巡航导弹等都看作是机器人。在我国,机器人的概念也在不断扩展。因为我国工程机械行业的大多数产品都面僮鸥禄淮魅思际跏翘升工程机械技术水平和产品档次的重要手段,于是我国的蒋新松院士提出了机器“机器人”体现了人类长期以来的一种愿望,即用一种具有拟人功能那样的机器,来代替人类去进行各种活动。机器人是“薄ù实闹形囊朊是捷克斯洛伐克剧作中的一个角色的名字。它是完全服从于主人并只能按主人的命令办事的奴隶。现在壕晌;魅说淖ㄓ忻柿恕尽啊随着机器人内涵的不断丰富,在机器人技术产生的多年里,对于到底什么是机器人,仍是仁者见仁、智者见智。究其原因主要是涉及到“人”的概念,致使一个科技概念成了一个哲学概念。中国专家在上海就机器人的定义问题与世界机器人之父恩格尔伯格先生进行了探讨。恩格尔伯格先生认为:机器人尚没有一个准确的定义,但有一点可以确定,那就是机器人不一定长得像人,但能像人一样工作。根据年国家报批稿。工业机器人定义为:“是一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操持工具,用以完成各种作业。”而操作机又定义为:“具有和人手臂相似的动作功能,可在空间抓放物体或进行其他的操作的机械装置【’’。世纪年代,工业机器人为解决单调、重复的体力劳动和提高产品质量而诞生。自那以后,机器人作为生产自动化的典型代表,在制造业领域获得了巨大成功。人们逐步发现,在高温、有毒等工人不宜久留的工作环境中,机器人可以发挥其独特优势。工业机器人的大量应用,促进了机器人产业的发展。机器人技术综合了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感与信息处理以及人工智能等多种学科的最新研究成果,是典型的机电~体化技术。随着信息技术的快速发展,制造业也进入了一个新的阶段,即从面向市场生产转变为面向用户生产,用户对产品的个性化要求越来越高。而敏捷制造装备的可编程、可重组和快速响应能力使得在进行小批量生产时,可以实现接近大中批量生产的效率,从而能减少生产成本对生产批量的依赖,更方便地为用户提供个性化产品。由于机器人具有自主规划、可编程、可协调作业、基于传感器控制等特点,它将成为可重组的敏捷制造生产装备的重要组成部分,为传统制造企业向敏捷制造企西北工业大学硕士学位论文第一荜绪论
世界第名。在西欧的意大利、法国和东欧的匈牙利、波兰、南斯拉夫以及北人化机器的概念,即在传统机械中引入机器人技术,使其具有机器人的功能。但我国工程机械行业的自主开发能力较弱,为了改变这一状况,我国工程机械行业联合科研单位开展了机器人化机器的研究。工业机器人凭其巨大的