平面和空间机构运动学分析中若干问题的研究(可复制论文).pdf

平面和空间机构运动学分析中若干问题的研究摘要平面机构和空间机构的运动学研究是机器人机构学研究领域的热点和难点之一。本文以平面基本运动链褪翔旒和冗余度机器人的运动学问题为研究对象,对其求解模型、算法理论和求解过程等方面进行了研究,给出了一些新的方法,得到了一些新的结论,并将其运用于解决实际问题之中。主要的研究内容和创新成果如下:攵杆巴氏桁架不同的拓扑结构,采用不同的代数消元法,解决了全部税褪翔旒艿奈恢梅治鑫侍狻其中第种税褪翔旒艿奈恢梅治觯ザ朗褂胹结式消元法完成。根据向量之间的关系,降低结式中变量的幂次,得到无增根的一元次封闭方程。第,,和种税褪翔旒艿奈恢梅治觯捎肈结式结合崾较7ǚ至讲酵瓿伞J褂肈;【结式消元法对约束方程中的个方程消去了霰淞亢螅S嗟囊桓龊个变量的方程使用结式消元法得到一元高次方程,完成其位置分析。第种税褪翔旒艿奈恢梅治觯ザ朗褂肈结式消元法完成。消元过程中对鲈际匠讨苯庸乖旌幸桓霰淞康辛惺剑箍行列式后,得到一元高次方程;在求其它变量的过程中去掉增根,完成其位置分析。褂梦夥椒ㄍ瓿闪艘恢杆巴氏桁架及相关副榈奈置分析。按照吴方法的消元步骤经过多次循环求出非线性方程组的特征
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列,得到其封闭形式解为一元次方程。通过数字实例对该巴氏桁架对应的諥组进行了验证,它们装配构形的数目相等,且对应位置相同,说明巴氏桁架的装配构型与机架选择是无关的。匀哂喽;魅说脑硕а芯恐饕=辛宋恢媚娼狻⑷哂度优化和结构参数标定。为了便于对机器人进行实时控制,将机器人复数域内的个形式相同的方程式,写成矩阵形式,通过矩阵变换,构造一个×实数矩阵,最终通过计算矩阵的特征值和特征向量完成机器人的位置反解,并用来实现将该算法。根据机器人实际工作中手爪只有鲎杂啥缺桓ǖ奶氐悖疚囊矩阵的极小条件数作为衡量指标,给出了一种冗余度优化算法。使用牛顿拉弗森法进行逼近计算和优化计算,对矩阵的极小条件数进行阉鳎酝瓿晒亟谇呕为了标定一般冗余度串联机器人的几何参数,提出了一种区分可以修正和不可以修正的几何参数的算法。建立了机器人的运动学模型和几何参数识别模型后,对雅可比矩阵进行奇异值分解并对分解后的正交阵的最后薪谐醯刃斜浠唬匀范ǹ梢孕拚募负尾问2捎枚嗟阕小二乘法完成了机器人参数的标定,通过仿真和扰动计算验证了算法的可靠性。在实际的标定工作中由于激跟踪仪的测量精度高,标定后,在米的测量范围内,机器人的绝对精度达到了关键词巴氏桁架位置分析结式消元法吴方法冗余度机器人位置逆解冗余度优化参数标定
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导师签名:熟趑日期;竺:丝日期:釜牲≤:≤:幺本人签名:习舀本人签名:包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书雨使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定,即:保密论文注释:本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论独创性虼葱滦声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不关于论文使用授权的说明研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑文注释:本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。’
第绪论引言支,其理论研究将有力的推动机器人行业的发展。机器人机构学包括结构学、运动学和动力学三大部分】】。其中,运动学是基础。运动学分析又包括位置、速度、加速度分析,由于速度和加速度分析都要在位置分析机器人机构包括平面机构和空间机构,位置分析又包括位置正解分析与位置逆解逐步收敛于机构的一组解。该方法的求解过程相对比较简单,但是在计算中需要提供适当的初始值,因此涉及到初始值的选取问题。采用数值方法不能根据方程组的情况代数方法求解是通过符号运算的方式将非线性方程组中的所有中间变量消去,最程。求解该方程得到变量的全部根,然后对应此变量求出一系列的中间变量幌而且不产生增根。代数求解虽然过程较为复杂,有一定的难度,但是可以解出全部解,机器人机构学