排爆机器人操作臂机械系统设计及工作性能与作业规划研究
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5页 |
| 第一章 绪论 | 第9-19页 |
| 1.1 引言 | 第9页 |
| 1.2 排爆机器人发展及现状 | 第9-14页 |
| 1.2.1 国外排爆机器人研究及发展现状 | 第9-12页 |
| 1.2.2 国内排爆机器人研究及发展现状 | 第12-13页 |
| 1.2.3 国内外排爆机器人现状对比分析 | 第13-14页 |
| 1.3 排爆机器人系统组成 | 第14-16页 |
| 1.3.1 行走系统 | 第14页 |
| 1.3.2 工作系统 | 第14-15页 |
| 1.3.3 控制系统 | 第15-16页 |
| 1.4 排爆机器人关键技术 | 第16-17页 |
| 1.4.1 模块化技术 | 第16页 |
| 1.4.2 自主控制技术 | 第16页 |
| 1.4.3 操作臂轨迹规划 | 第16-17页 |
| 1.4.4 操作臂动力学分析 | 第17页 |
| 1.5 本文研究意义与内容 | 第17-19页 |
| 1.5.1 研究意义 | 第17页 |
| 1.5.2 研究内容 | 第17-19页 |
| 第二章 排爆机器人操作臂机械系统设计 | 第19-31页 |
| 2.1 操作臂设计要求 | 第19页 |
| 2.2 操作臂方案设计 | 第19-21页 |
| 2.2.1 操作臂构型设计 | 第19-20页 |
| 2.2.2 操作臂参数设计 | 第20-21页 |
| 2.2.2.1 主要参数设计 | 第20页 |
| 2.2.2.2 杆长参数设计 | 第20-21页 |
| 2.3 操作臂机构设计 | 第21-29页 |
| 2.3.1 操作臂关节扭矩计算 | 第21-22页 |
| 2.3.1.1 操作臂力矩方程 | 第21页 |
| 2.3.1.2 操作臂关节扭矩方程 | 第21-22页 |
| 2.3.1.3 操作臂关节扭矩计算 | 第22页 |
| 2.3.2 操作臂电机及减速器选型 | 第22-23页 |
| 2.3.2.1 大臂关节第二级减速器选型 | 第22页 |
| 2.3.2.2 大臂关节第一级减速器与电机选型 | 第22-23页 |
| 2.3.2.3 操作臂关节电机与减速器选型结果 | 第23页 |
| 2.3.3 操作臂云台及关节设计 | 第23-24页 |
| 2.3.4 操作臂大臂及关节设计 | 第24-25页 |
| 2.3.5 操作臂小臂及关节设计 | 第25-26页 |
| 2.3.6 操作臂腕关节设计 | 第26-27页 |
| 2.3.7 操作臂末端执行器设计及功能描述 | 第27-29页 |
| 2.3.7.1 箱体设计 | 第27-28页 |
| 2.3.7.2 夹持器设计与描述 | 第28-29页 |
| 2.4 操作臂装配体 | 第29-30页 |
| 2.5 本章小结 | 第30-31页 |
| 第三章 排爆机器人操作臂运动学分析 | 第31-43页 |
| 3.1 操作臂运动学正解 | 第31-35页 |
| 3.1.1 连杆坐标系与变换矩阵建立方法 | 第31-33页 |
| 3.1.1.1 连杆参数的定义 | 第31-32页 |
| 3.1.1.2 连杆坐标系的建立 | 第32页 |
| 3.1.1.3 在连杆坐标系中对连杆参数的归纳 | 第32页 |
| 3.1.1.4 连杆变换的推导 | 第32-33页 |
| 3.1.1.5 连续的连杆变换 | 第33页 |
| 3.1.2 操作臂坐标系与变换矩阵建立 | 第33-35页 |
| 3.2 操作臂运动学逆解 | 第35-38页 |
| 3.2.1 求关节1的角度值 | 第35-36页 |
| 3.2.2 求关节5的角度值 | 第36页 |
| 3.2.3 求关节2的角度值 | 第36-37页 |
| 3.2.4 求关节3的角度值 | 第37-38页 |
| 3.2.5 求关节4的角度值 | 第38页 |
| 3.3 操作臂的奇异性 | 第38-42页 |
| 3.3.1 操作臂的雅克比矩阵 | 第38-41页 |
| 3.3.1.1 矢量-微分法介绍 | 第39页 |
| 3.3.1.2 操作臂的雅克比矩阵求解 | 第39-41页 |
| 3.3.2 操作臂奇异位形分析 | 第41-42页 |
| 3.4 本章小结 | 第42-43页 |
| 第四章 排爆机器人操作臂的轨迹规划 | 第43-53页 |
| 4.1 轨迹规划方法介绍 | 第43-44页 |
| 4.1.1 关节空间规划方法 | 第43页 |
| 4.1.2 笛卡尔空间规划方法 | 第43-44页 |
| 4.2 路径点的位姿表示 | 第44-46页 |
| 4.2.1 X-Y-Z固定角坐标系表示法 | 第44页 |
| 4.2.2 Z-Y-X欧拉角坐标系表示法 | 第44-45页 |
| 4.2.3 路径点的输入 | 第45-46页 |
| 4.3 排爆任务模拟与轨迹规划仿真 | 第46-52页 |
| 4.3.1 排爆任务制定 | 第46页 |
| 4.3.2 作业路径点制定 | 第46-48页 |
| 4.3.3 关节运动轨迹函数的计算 | 第48-52页 |
| 4.3.3.1 五次多项式插值法介绍 | 第49页 |
| 4.3.3.2 关节运动轨迹方程的计算与仿真 | 第49-52页 |
| 4.4 本章小结 | 第52-53页 |
| 第五章 排爆机器人操作臂的动力学分析 | 第53-69页 |
| 5.1 操作臂动力学模型建立 | 第53-58页 |
| 5.1.1 拉格朗日动力学方程 | 第53-55页 |
| 5.1.2 操作臂的动力学方程 | 第55-56页 |
| 5.1.3 动力学方程参数 | 第56-58页 |
| 5.2 操作臂动力学的理论分析仿真 | 第58-63页 |
| 5.2.1 驱动电机输出扭矩仿真结果 | 第59-60页 |
| 5.2.2 轨迹规划的合理性验证 | 第60-61页 |
| 5.2.3 关节输出扭矩仿真结果 | 第61-63页 |
| 5.3 操作臂动力学的虚拟样机仿真 | 第63-68页 |
| 5.3.0 ADAMS软件介绍 | 第63页 |
| 5.3.1 操作臂的虚拟样机模型建立 | 第63-65页 |
| 5.3.2 虚拟样机动力学仿真结果 | 第65-68页 |
| 5.4 本章小结 | 第68-69页 |
| 第六章 总结与展望 | 第69-71页 |
| 6.1 总结 | 第69-70页 |
| 6.2 展望 | 第70-71页 |
| 致谢 | 第71-72页 |
| 参考文献 | 第72-75页 |
| 攻读硕士学位期间获得的科研成果 | 第75页 |
