面向加注任务的末端夹持器设计与机器人轨迹规划研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘云军1,2
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| 答辩日期 | 2019-05-17 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 李杨民 ; 刘金国 |
| 关键词 | 加注机器人 末端夹持器 接触动力学 轨迹规划 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 其他题名 | Design of the Gripper for Refueling Task and Research on the Manipulator Trajectory Planning |
| 英文摘要 | 本文以一种加注管路快速接头为研究对象，设计了一款结构紧凑、重量较轻的五自由度多功能末端夹持器，用于实现管路快速接头的自动化对接。并将该末端夹持器安装于六自由度机械臂末端，通过轨迹规划实现管路快速接头的自动抓取。本论文的研究内容如下：（1）分析管路快速接头人工手动对接过程，基于仿人手操作的设计思路设计了一款五自由度多功能末端夹持器。并利用ANSYS/Workbench软件对末端夹持器手指进行静力学分析，得到夹持器手指的应力云图与位移云图。依据云图显示结果分析结构的危险区域和刚度裕度较大的区域，为后续样机制作提供参考。（2）基于机器人运动学中空间矢量变换规则，利用D-H表示法求解机器人的正运动学方程，并用MATLAB编制程序对正运动学方程求解结果进行验证，同时采用解析法对逆运动学中各关节角的表达式进行求解。利用MATLAB机器人工具箱Robotics/Toolbox建立机械臂运动学模型，并对加注机器人末端夹持器进行轨迹规划研究，获得加注机器人在整个运动周期的关节角、角速度、角加速度变化规律。在Adams软件中构建加注机器人虚拟仿真实验平台，利用MATLAB轨迹规划得到的关节角数据创建SPLINE曲线，并采用Adams中的CUBSPL函数和STEP函数控制加注机器人进行快速接头的自动抓取对接仿真实验。（3）对常见的刚体接触碰撞动力学问题进行研究，采用等效弹簧阻尼模型法建立了“快速接头与机器人末端夹持器”之间的接触动力学模型。之后利用Adams软件模拟夹持器与快速接头的接触碰撞过程。通过对接触碰撞过程仿真结果进行分析，获得接触碰撞过程中的最大接触力，以及夹持器手指质心的加速度、速度和位移随时间变化规律。（4）根据末端夹持器的结构研制实验样机，并将末端夹持器实验样机安装于六自由度机械臂末端，完成加注机器人实验平台的搭建。之后对末端夹持器的气压传动系统进行设计，并在fluidSIM软件上对气压控制回路进行仿真测试，得到气压控制回路中各元件的状态变化图。利用以太网实现上位机软件与机械臂控制器之间的数据通信，进行加注机器人对快速接头的自动抓取实验。对实验抓取结果与轨迹规划仿真结果进行对比，验证轨迹规划的正确性以及实验方案的可行性。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 77页 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/25192]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_空间自动化技术研究室 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘云军. 面向加注任务的末端夹持器设计与机器人轨迹规划研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
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