文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
TPM手控器的运动弹性动力学研究
姓名:李铁成
申请学位级别:硕士
专业:机械工程
指导教师:罗晓玉
20040108
:;华中科技大学硕士学位论文摘要空间主一从机器人操作系统的主手。传统的分析方法是将手控器看作一个多刚体力动学、动力学研究非常重要。本文以挚仄魑6韵蠼辛讼率鲅芯浚阀机构,其各杆的截面形状、尺寸及在空间的相对位置,对其自身的频率特性及动挚仄魇怯筛思低匙樽岸傻母丛涌占涓讼到峁梗芯植勘樟矗学模型进行分析。近年来,机器入的操作臂朝着自身质量小、臂长、负载大等方向发展,结构具有柔性。因此,为便于操作臂的精确控制,考虑臂杆柔性的操作臂运对挚仄骰当劢辛嗽硕Х治觥Sτ肈—ㄓ梅椒ǎ⒏髁说淖标系统,用齐次变换矩阵描述相邻两连杆的空间关系,进而推导出爪手坐标系相对于参考坐标系的等价齐次坐标变换矩阵,建立起挚仄鞯脑硕Х匠蹋⒀芯操作空间速度与关节空间速度之间的关系。对挚仄骰当劢辛四嬖硕Х治觥Sτ么ê图负喂婊ㄏ嘟岷系方法,建立挚仄髂嬖硕Х治瞿P停ㄊ植咳我饪占湮恢茫纯晌┮蝗范各关节在空间的正确位姿,正、逆运动学可实现实时交互求解。对挚仄鹘辛嗽硕远Ψ治觥手控器是带有局部闭链的复杂空力学性能的影响具有什么样的规律,目前相关的研究报道还很少见。本文采用瞬时结构假定方法,将挚仄骰当墼诓僮骺占淠诶肷⒊刹煌恢玫慕峁梗⑵有限元分析模型,对其进行了准静态分析和运动弹性动力分析,从控制弹性变形和降低低阶谐振目标出发,对挚仄骰当鄣慕峁共问辛擞呕⒏隽擞最后应用广义惯性椭圆概念,对挚仄鞯亩ρ阅芙衅兰郏徊接化手控器机械臂的结构,以期工作性能最优。机器人操作臂的设计和分析也具有一定的借鉴和指导意义。关键词:手控器机械臂运动弹性动力分析瞬时结构本文的工作,为高性能的挚仄鞯慕峁股杓铺峁┝死砺垡谰荩杂谙嗨频化后的结构参数。:::
华中科技大学硕士学位论文—..,—.—瓹甦甀產猭..甿.,,.,.,,’畇’.口疭
华中科技大学硕士学位论文课题的提出课题的来源、目的及意义是空问主一从机器人操作系统的主手。手控器作为遥科学系统中人机交互的重要接机器人的操作臂当,从外形上看,它和人的手臂相似,是由一系列刚性连杆和柔性关节交替联接而成的开式链系统。传统的分析方法是将操作臂看作一个多刚体力学模型,应用多刚体系统分析理论对其进行动力学和动力学仿真分析。近年来,操作臂当朝着自身质量较小、臂长、负载大等方向发展,结构带有柔性。因此,为便于操作臂的精确控制,考虑臂杆柔性的空间机器人操作臂运动学、动力学研究非常重要【Q芯孔柿媳砻鳎痹辜人倩刈J保咝粤τ转速的平方成正比,随着机械速度的提高和构件柔度的增大,构件在惯性力的作用下变形增加了,使得真实运动与期望运动之间产生误差。文献【刻岬剑桓霭凑运动学综合方法设计的高速印刷机抓取机构,在实际运转速度超过设计速度一半时,抓取动作便失灵了。文献【客ü圆僮鞅鄣姆治龊褪笛榈贸鼋崧郏汗辜牡性对高速操作臂的动作精度和稳定性有很大影响。随着主动件速度的提高,激振力的频率也相应提高,而构件柔度的增大必然使系统的固有频率下降,激振力的频率与机构固有频率的接近加大了发生谐振的危险,在弹性连杆机构中往往存在着复杂的谐振现象。以上事实证明,要进行适时、高精度的控制,必须将操作臂看成弹性嵝多体系统,采用弹性动力分析方法对其进行运动和动力学分析【】。挚仄魇怯筛思低匙樽岸傻母丛涌占涓讼到峁梗芯植勘樟矗口,其性能好坏对操作系统的工作状态具有举足轻重的影响。高精度、低惯性、动作灵活、操作方便一直是手控器设计者所追求的目标。手控器由于受空间特殊环境的限制,还要求其重量要轻、所占空间要小。为此,在设计时应尽可能减小构件的断面尺寸,采用重量轻、弹性模量小的轻合金材料。这将降低手控器的刚性,与提高精度的要求相矛盾;还会降低手控器的固有频率,不利于达到高保真的力临场感性能。因此,综合分析这些相互矛盾的因素,合理确定手控器结构的设计参数是一件很有意义的工作。本课题是国家钅俊肮腋呒际鹾教炝煊蛐滦蚑通用手控器”的子课建立手控器的弹性动力分析模型,并进行固有频率和动态特性分析计算,为挚仄鹘峁褂呕杓铺峁├砺鄯治鲆谰荩题,项目号...
华中科技大学硕士学位论文国内外发展概况及预测行了研究,在建模时做了许多假设与合理的近似处理,处理的关键点一对分布柔性体内容为:①建立挚仄髟硕Ъ澳嬖硕Ъ扑隳P停籺②建立挚仄鞯弹性动力分析模型。③对挚仄鞫π阅芙衅兰邸目前,大多数的地面应用机器人的臂杆都是刚性的,但随着航天技术的发展及高精密机器人运作的需要,特别是用于空间环境的机器人的发展需要,使得轻型、高速、重复精度高的机械臂的研究成为机器人学的专题之一,全刚性化假设建立的模型不能满足设计要求,如航天飞机上的机械臂在抓物入舱时,机械臂的柔