文档介绍：南京理工大学
硕士学位论文
可重构模块化机器人构型设计理论与运动学研究
姓名:王永甲
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:范元勋
20080526
摘要关键词:可重构模块化机器人,关联矩阵,构型设计,遗传算法,运动学可重构模块化机器人系统是由一组具有标准连接接口的模块组成,这些模块能够是多变的,需要采用能够快速适应任务的制造系统。可重构模块化机器人的特点恰恰牛顿一拉普松迭代法得到逆运动学迭代公式,最后编写了逆运动学通用计算软件。根据特定的任务要求而被快速装配成不同构型的机器人。现代工业生产的环境与任务满足了现代化生产的这种需求,提高了工作效率,降低了成本。本文正是基于这一点,对可重构模块化机器人的基本模块、构型数学表达方法、构型优化方法与运动学作了相应研究。在分析了国内外可重构模块化机器人研究现状的基础上,本文概念性地设计了四种基本模块:旋转模块、摆动模块、方块和连接模块。并采用谐波齿轮减速机构作为传动机构,设计了旋转模块和摆动模块的机械结构。构型数学表达是构型优化的基础。本文提出了一种基于关联矩阵的构型表达方法,该矩阵能够表达出一个构型的所有信息,并且与构型一一对应。构型设计是可重构机器人设计的核心内容,本文建立了构型设计的优化模型,量化了运动学评价指标,在构型优化中采用了遗传算法,通过实例计算,验证了该构型设计方法的有效性。运动学建模问题是可重构机器人的主要研究内容之一。本文应用旋量理论和指数积公式,得到了一种简便的正运动学建模方法,大大简化了不同构型的机器人运动学分析,并且利用语言编写了正运动学通用计算程序;接着对逆运动学数值解法进行研究,应用局部指数积公式和微分运动学公式建立逆运动学模型,进一步用硕士论文可重构模块化机器人构型设计理论与运动学研究
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繇年录虹声明学位论文使用授权声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名:南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档,可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容,可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文,按保密的有关规定和程序处理。
删,是第一台可重构模块化机器人的原理样机,在系统设计上扩髀引言国内外研究现状技术的不断进步和发展使机器人技术~次次达到一个新水平。上至太空舱、宇宙飞船,下至微型机器人、深海开发,机器人技术已拓展到全球经济发展的诸多领域,成为高科技中极为重要的组成部分。人类文明的发展、科技的进步,已经和机器人的研究、应用产生了密不可分的联系。科学技术的发展已离不开机器人技术,而机器入技术的进步又对科技发展起着不可替代的作用。传统的机器人都是针对特定的应用任务而开发,虽然对于那些任务明确的工业应用,这种机器人已经能够满足任务需要,但是由于信息技术的发展以及市场竞争的全球化,机器人的应用范围也越来越广,单一构型机器人仅能适应有限的工作范围,不能满足市场变化的需求。为了解决机器人的工作能力和性能与机器人的结构构形之间的矛盾,这就要求研究一种新型机器人,在完成不同的任务或在不同的环境下工作时有不同的构形,使其对工作环境和工作范围有更好的适应性,这种可以改变构形的机器人称之为可重构模块化机器人。可重构模块化机器人的种类很多,如可重构的串联机器人、可重构的并联机器人、自重构机器人等。归纳起来主要有两类可重构机器人系统:第一类是需要外界参与才能进行重构的机器人,可称为静态可重构机器人系统;,研究也比较深入。如多伦多大学,斯图加特大学,德克萨斯大学奥斯汀分校,新加坡南洋理工大学等等。比较典型性的【俊】【开发了一种模块化机器人系统,目标是建立一个模块库,能够重构成期望的机器人集合机构,该模块库由连接单元、连杆模块、关节模块组成。年美国卡梅隆大学机器人研究所研制出一种可重构机器人系统虺展了当时模块机器人的概念,不仅实现了机械结构的可重构,而且从电子硬件、控制方法、软件等方面实现了可重构。在原理样机的基础上,,嗣等人又做了进一步的研究工作,通过机械结构、软件算法、通讯系统等方面的改进,于年研制出了新型的。采用分布式控制硬件到各个模块的方法。每个模的机器人系统,称为动态可重构机器人系统虺谱髯灾毓够魅。成果如下:硕士论文可重构模块化机器人构型设计理论与运动学研究.
块自身包含传感器、电机制动器、传动器、传感器接口、电