欧美国产伦久久久久久久

<acronym id="cqmsy"></acronym>
<acronym id="cqmsy"><center id="cqmsy"></center></acronym>

24小時論文定制熱線

咨詢電話

熱門畢設:土木工程工程造價橋梁工程計算機javaasp機械機械手夾具單片機工廠供電采礦工程
您當前的位置:論文定制 > 畢業設計論文 >
快速導航
畢業論文定制
關于我們
我們是一家專業提供高質量代做畢業設計的網站。2002年成立至今為眾多客戶提供大量畢業設計、論文定制等服務,贏得眾多客戶好評,因為專注,所以專業。寫作老師大部分由全國211/958等高校的博士及碩士生設計,執筆,目前已為5000余位客戶解決了論文寫作的難題。 秉承以用戶為中心,為用戶創造價值的理念,我站擁有無縫對接的售后服務體系,代做畢業設計完成后有專業的老師進行一對一修改與完善,對有答辯需求的同學進行一對一的輔導,為你順利畢業保駕護航
代做畢業設計
常見問題

一種基于 2-UPS+UP 機構的并聯機械腿設計

添加時間:2021/06/03 來源:未知 作者:樂楓
分析了六足機器人整體構型方式,通過機器人整體構型分析確定了其每條機械腿需要具有的自由度情況,并以此為依據分析并聯機械腿的構型方式,根據機械腿的足與地面接觸方式的不同將其分為點接觸式和面接觸式兩類,采用螺旋理論對這兩類機械腿進行了具體構型分析
以下為本篇論文正文:

摘 要

  目前,六足機器人是機器人領域的研究熱點之一,已有的六足機器人普遍采用 6條相同或相似的串聯結構機械腿連接在機器人軀干上的結構形式,采用這類結構的六足機器人要么為了獲得緊湊的結構而使其機體單薄、脆弱,要么為了獲得較大的承載能力而使其體積龐大、不靈活。將并聯機構應用于六足機器人的腿部機構,能夠改善傳統串聯機械腿式六足機器人固有的不足,使六足機器人在獲得很大承載能力、較好運動靈活性、較高運動精度和剛度的同時,還能夠保持緊湊的結構和輕巧的體積,從而增強六足機器人的環境適應性和工程實用性。

  分析了六足機器人整體構型方式,通過機器人整體構型分析確定了其每條機械腿需要具有的自由度情況,并以此為依據分析并聯機械腿的構型方式,根據機械腿的足與地面接觸方式的不同將其分為點接觸式和面接觸式兩類,采用螺旋理論對這兩類機械腿進行了具體構型分析。以 2-UPS+UP 機構為初始機構,通過多次解耦性優化得到了一種解耦性較好的(U+UPR)P+UPS 機構,做為點接觸式機械腿的機構原型。以3-UPS機構為初始機構,通過解耦性優化得到了一種解耦性較好的2-UPS+UPU機構,做為面接觸式機械腿的機構原型。

  建立了(U+UPR)P+UPS 機構的位置模型,給出了(U+UPR)P+UPS 機構的工作空間,對(U+UPR)P+UPS 機構的運動學、靜力學、動力學進行了分析,通過定義性能評價指標對(U+UPR)P+UPS 機構的各項機構學性能進行了評價,并揭示了其結構參數與各項性能評價指標之間的關系,為結構參數選取提供依據。采用蒙特卡洛法選取了一組較為合理的結構參數,設計了一種基于(U+UPR)P+UPS 機構的 3 自由度并聯機械腿虛擬樣機,并通過仿真驗證了虛擬樣機方案的可行性。在考慮誤差包容性的同時,對與(U+UPR)P+UPS 機構具有相同拓撲結構和 相似的機構構型的(U+UPS)P+UPS 機構 進行了誤差分析 ,并通過定義誤差敏感性評價指標對(U+UPS)P+UPS 機構做出了誤差敏感性評價。

  建立了 2-UPS+UPU 機構的位置模型,分析了 2-UPS+UPU 機構的工作空間,對2-UPS+UPU 機構的運動學、靜力學、動力學進行了分析,在定義性能評價指標的基礎上對 2-UPS+UPU 機構的各項機構學性能進行了評價,并揭示了其結構參數與各項性能評價指標之間是關系,同樣,采用蒙特卡洛法選取了一組較為合理的結構參數,設計了一種基于 2-UPS+UPU 機構的 5 自由度并聯機械腿虛擬樣機,并對虛擬樣機進行了仿真分析驗證。

  設計了一種結構解耦的六足機器人整體的虛擬樣機,通過對六足機器人整體三角步態運動過程中的機構等效轉換,將機器人整體的三角步態瞬時構型等效為一個三分支并聯機構,并對等效并聯機構進行了運動學分析,從而為機器人運動過程中的軀干姿態調整提供依據。然后,以三角步態做為六足機器人的步態規劃模型,對其運動過程中的步態節拍進行了規劃,并將運動過程進行了仿真,得到了機器人運動過程中機械腿的驅動參數曲線。

  設計了一種基于 2-UPS+UP 機構的并聯機械腿,并以此為基礎設計了一種六足機器人整體方案,在考慮機械制造、裝配工藝因素的基礎上,研制了六足機器人試驗樣機,驗證了采用并聯機械腿的六足機器人概念可行性。這些為探索新結構六足機器人提供了重要依據,也拓展了六足機器人的應用領域。

  關鍵詞:六足機器人;并聯機械腿;解耦機構;性能評價指標;優化設計;試驗樣機

Abstract

  At present, hexapod robot is one of the hot topics in the field of robot. The existinghexapod robots are generally designed with 6 serial mechanical legs on there trunks.Hexapod robots with this kind of structure are very thin and fragile to ensure that theirstructures are compact. Or their volumes are very large to ensure that they have greatbearing capacity. In this paper, parallel mechanisms have been applied to the mechanicallegs of hexapod robots, so deficiencies of serial mechanical legs can be improved. Parallelmechanical legs can make hexapod robots have great bearing capacities and movementflexibilities, and they also have compact structures. This can improve the environmentadaptability and practicability of hexapod robots.

  The hexapod robot's overall configuration has been analyzed in this paper, so thenumber and type of mechanical leg's degree of freedom has been determined. Mechanicallegs are pided into two classes: point contact and surface contact, based on the contactforms between foots and ground. The screw theory has been used for configurationanalysis, 2-UPS+UP parallel mechanism was chosen as the initial mechanism,(U+UPR)P+UPS parallel mechanism was obtained as the final mechanism for the pointcontact mechanical leg by decoupling optimized. And then 3-UPS parallel mechanism waschosen as the initial mechanism, 2-UPS+UPU parallel mechanism was obtained as thefinal mechanism for the surface contact mechanical leg by decoupling optimized.

  The position negative solutions formulas of (U+UPR)P+UPS parallel mechanismhave been established. The kinematics, statics and dynamics of (U+UPR)P+UPS parallelmechanism have been analyzed, and the mechanisms performances of (U+UPR)P+UPSparallel mechanism have been evaluated by defining the performance evaluation indexes.Relations between structural parameters and performance evaluation indexes have beenrevealed. An excellent set of structural parameters have been found by Monte Carlomethod. A new kind of 3-DOF parallel mechanical leg has been designed based on(U+UPR)P+UPS parallel mechanism. The error model and sensitivity of (U+UPS)P+UPSparallel mechanism (it has the same topological structure with (U+UPR)P+UPS parallel mechanism) have been analyzed, considering the error tolerance and technological factors.

  The position negative solutions formulas of 2-UPS+UPU parallel mechanism havebeen established. The kinematics, statics and dynamics of 2-UPS+UPU parallelmechanism have been analyzed, and the mechanisms performances of 2-UPS+UPUparallel mechanism have been evaluated by defining the performance evaluation indexes.Relations between structural parameters and performance evaluation indexes have beenrevealed. An excellent set of structural parameters have been found by Monte Carlomethod. A new kind of 5-DOF parallel mechanical leg has been designed based on2-UPS+UPU parallel mechanism.

  The virtual prototype of a new kind of hexapod robot with decoupling structure hasbeen designed based on the (U+UPS)P+UPS parallel mechanism leg. The instantaneousequivalent parallel mechanism of the hexapod robot with (U+UPS)P+UPS parallelmechanism legs was obtained, and its kinematics has been analyzed. The gait planning ofthe hexapod robot with (U+UPS)P+UPS parallel mechanism legs has been analyzed bydouble-triangle gait, and its motion simulation has been done. The curves of driveparameters have been obtained.A new kind of hexapod robot's experimental prototype with 2-UPS+UP parallelmechanism legs has been designed. Considering the mechanical manufacturing process,the experimental prototype was manufactured. The concept of hexapod robot with parallelmechanism legs has been validated. These findings extend the application fields ofhexapod robot.

  Keywords: hexapod robot; parallel mechanical leg; decoupling mechanism; performance evaluation index; structural optimization design; experimental prototype

六足機器人

目 錄

  第 1 章 緒 論

  1.1 研究背景及意義

  機器人的廣泛應用是人類歷史上最偉大的成就之一,用于代替人從事制造類生產勞動的通用工業機器人技術已經十分成熟,并早已得到了廣泛應用[1,2].而用于代替人從事戶外復雜操作、運輸、探索、救災、維修等工作的機器人,多數都處于試驗、研究階段。人類活動有一半兒以上處于戶外環境,要想在這些環境中使機器人成功替代人類開展各種工作,成熟的通用式工業機器人技術顯然不適合,而能夠自主運動的可移動式機器人十分適合在這類環境中為人類服務[3].要實現機器人的自主移動,可以通過輪式行進、履帶式行進、足式步行、爬行、跳躍等多種方式。根據美國陸軍的統計,地球上的陸地中有超過一半的面積是輪式、履帶式等常規交通工具無法行進和通過的[4].足式步行機器人由于其采用非全時接觸的行進方式,十分適合在復雜、崎嶇地面通過和工作,可以大大拓展人類在復雜地貌環境的各種作業任務[5-7].足式步行機器人主要包括:雙足、四足、六足、八足機器人,其中雙足機器人的控制非常復雜,導致運動穩定性差;四足機器人由于其自身的步態特點,在邁步的時候比較容易失穩;八足機器人由于分支過多,容易導致結構龐大。所以,六足機器人根據其自身的結構特點,可以在保持較大承載能力和運動靈活性的同時獲得穩定的行進步態,非常適合在復雜地況作業[8].

  根據已經公開的資料統計,全世界已經有近 80 種有實際應用價值的六足機器人問世,而機器人愛好者制作的小型科普六足機器人更是數量眾多[9,10].目前,已有的六足機器人普遍采用 6 條相同或相似的串聯結構機械腿均布連接在機器人軀干上的主體結構形式,采用這種結構的機器人,如果想獲得較大的承載能力和邁步行程,就必須加長、加粗其機械腿每個構件的長度和尺寸,這會導致機器人的體積十分龐大、笨重;如果想獲得較小、較緊湊的機器人體積,就必須將機械腿各構件設計的纖細精巧,這會導致機器人的承載能力和邁步行程急劇下降。要想使六足機器人在體積、結構緊湊的同時,還可以獲得較大的承載能力和較好的邁步行程及運動靈活性,采用現有的串聯結構機械腿來設計六足機器人是很難實現的。

  將并聯機構應用于六足機器人的腿部機構,能夠改善傳統串聯機械腿式六足機器人固有的不足,使六足機器人在獲得很大承載能力、較好運動靈活性、較高運動精度和剛度的同時,還能夠保持緊湊的結構和輕巧的體積,從而增強六足機器人的環境適應性和工程實用性。因此,分析和研究基于并聯腿部結構的六足機器人,具有很高的理論研究價值和工程應用意義。

  1.2 六足機器人研究進展

  1.2.1 國外六足機器人研究現狀分析

  1.2.2 國內六足機器人研究現狀分析

  1.3 并聯機械腿研究進展

  1.4 本文的主要研究內容

  第 2 章 機器人整體及機械腿構型分析

  2.1 構型思路

  2.2 機器人整體構型分析

  2.2.1 腿與軀干連接點布局分析

  2.2.2 機器人整體的等效機構及自由度分析

  2.2.3 機器人整體的等效機構旋量系分析

  2.3 機械腿構型分析

  2.3.1 點接觸式機械腿自由度及旋量系分析

  2.3.2 點接觸式機械腿構型分析

  2.3.3 面接觸式機械腿構型分析

  2.4 腿部機構的解耦性優化

  2.4.1 2-UPS+UP 機構的解耦性優化

  2.4.2 3-UPS 機構的解耦性優化

  2.5 基于并聯機械腿的六足機器人構型實例

  2.6 本章小結

  第 3 章 3-DOF 并聯機械腿的分析與設計

  3.1 (U+UPR)P+UPS 機構位置分析

  3.1.1 (U+UPR)P+UPS 機構坐標系建立與姿態描述

  3.1.2 (U+UPR)P+UPS 機構位置反解

  3.2 (U+UPR)P+UPS 機構工作空間分析

  3.2.1 (U+UPR)P+UPS 機構約束條件

  3.2.2 (U+UPR)P+UPS 機構工作空間分布

  3.2.3 (U+UPR)P+UPS 機構結構參數與工作空間關系

  3.3 (U+UPR)P+UPS 機構運動學分析

  3.3.1 (U+UPR)P+UPS 機構速度映射關系

  3.3.2 (U+UPR)P+UPS 機構運動靈活性分析

  3.4 (U+UPR)P+UPS 機構全靜力學分析

  3.4.1 (U+UPR)P+UPS 機構驅動/約束靜力映射關系

  3.4.2 (U+UPR)P+UPS 機構驅動靜力學性能評價及分析

  3.4.3 (U+UPR)P+UPS 機構約束靜力學性能評價及分析

  3.5 (U+UPR)P+UPS 機構動力學分析

  3.5.1 (U+UPR)P+UPS 機構各構件運動學描述

  3.5.2 (U+UPR)P+UPS 機構動力學建模

  3.5.3 (U+UPR)P+UPS 機構驅動參數預估

  3.6 (U+UPS)P+UPS 機構誤差分析

  3.6.1 (U+UPS)P+UPS 機構誤差矢量建立

  3.6.2 (U+UPS)P+UPS 機構誤差源分析

  3.6.3 (U+UPS)P+UPS 機構誤差模型的建立

  3.6.4 (U+UPS)P+UPS 機構誤差敏感性分析

  3.7 3-DOF 并聯機械腿虛擬樣機設計

  3.7.1 3-DOF 并聯機械腿參數選取

  3.7.2 3-DOF 并聯機械腿虛擬樣機設計

  3.7.3 3-DOF 并聯機械腿在步行運動中仿真分析

  3.8 本章小結

  第 4 章 5-DOF 并聯機械腿的分析與設計

  4.1 2-UPS+UPU 機構位置分析

  4.1.1 2-UPS+UPU 機構坐標系建立與姿態描述

  4.1.2 2-UPS+UPU 機構位置反解

  4.2 2-UPS+UPU 機構工作空間分析

  4.2.1 2-UPS+UPU 機構約束條件

  4.2.2 2-UPS+UPU 機構工作空間分布

  4.2.3 2-UPS+UPU 機構結構參數與工作空間關系

  4.3 2-UPS+UPU 機構速度映射模型

  4.4 2-UPS+UPU 機構全靜力學分析

  4.4.1 2-UPS+UPU 機構驅動/約束靜力映射關系

  4.4.2 2-UPS+UPU 機構驅動靜力學性能評價及分析

  4.4.3 2-UPS+UPU 機構約束靜力學性能評價及分析

  4.5 2-UPS+UPU 機構動力學分析

  4.5.1 2-UPS+UPU 機構各構件運動學描述

  4.5.2 2-UPS+UPU 機構動力學建模

  4.5.3 2-UPS+UPU 機構驅動參數預估

  4.6 5-DOF 并聯機械腿虛擬樣機設計

  4.6.1 5-DOF 并聯機械腿參數選取

  4.6.2 5-DOF 并聯機械腿虛擬樣機設計

  4.6.3 5-DOF 并聯機械腿在步行運動中仿真分析

  4.7 本章小結

  第 5 章 基于并聯機械腿的六足機器人整體設計

  5.1 基于(U+UPS)P+UPS 機構的六足機器人設計

  5.1.1 基于(U+UPS)P+UPS 機構六足機器人布局分析

  5.1.2 基于(U+UPS)P+UPS 機構六足機器人運動學分析

  5.1.3 基于(U+UPS)P+UPS 機構六足機器人步態分析

  5.2 基于 2-UPS+UP 機構的六足機器人試驗樣機研制

  5.2.1 六足機器人試驗樣機機構選型與參數確定

  5.2.2 六足機器人試驗樣機機械腿研制

  5.2.3 六足機器人試驗樣機整體研制

  5.3 本章小結

結 論

  本文對六足機器人整體及機械腿進行了構型分析,提出了 2 種并聯機械腿的具體構型并進行了分析與優化設計,提出了采用并聯機械腿的六足機器人整體設計方案并研制了試驗樣機。通過研究,取得的主要研究成果為:

 。1)分別提出了一種 3 自由度和一種 5 自由度并聯機械腿的機構原型,其具體結構分別為(U+UPR)P+UPS 和 2-UPS+UPU 并聯機構,具有轉動解耦性。推導了這 2 種機構的位置反解,并對其工作空間、運動學、全靜力學、動力學進行了分析,通過定義這 2 種機構的各種性能評價指標,揭示了其結構參數與性能評價指標之間的關系,利用蒙特卡洛法選取了這 2 種機構各自性能較好的具體結構參數,分別設計了一種 3 自由度和一種 5 自由度并聯機械腿的虛擬樣機。

 。2)提出了一種誤差包容性和工藝性較好的 3 自由度并聯機械腿的機構原型,其具體結構為(U+UPS)P+UPS 并聯機構,該機構與(U+UPR)P+UPS 機構具有相同的拓撲結構和相近的性能,但其誤差包容性和工藝可制造性更好。建立了該機構的誤差模型,并對其進行了誤差傳遞分析。

 。3)提出了一種結構解耦的六足機器人整體設計方案,該方案采用了一種基于(U+UPS)P+UPS 機構的 3 自由度并聯機械腿。通過對該六足機器人整體進行運動瞬時機構等效代替,對其采用三角步態時的瞬時等效并聯機構進行了運動學分析,為機器人運動過程中的軀干姿態調整提供了依據。將三角步態做為該六足機器人的步態模型,對其進行了步態規劃和運動仿真。

 。4)設計了一種基于 2-UPS+UP 機構的并聯機械腿,并以此為基礎設計了一種六足機器人整體方案,在考慮機械制造、裝配工藝因素的基礎上,研制了六足機器人試驗樣機,驗證了采用并聯機械腿的六足機器人概念可行性。

  本文的主要創新之處為:

 。1)分別提出了一種 3 自由度和一種 5 自由度并聯機械腿,其具有很好的運動解耦性,從而使其控制模型更加簡單,這 2 種機械腿的結構緊湊、承載能力強、運動靈活性好,能夠為六足機器人提供有效的運動動作,通過選取合理的結構參數,分 別設計一種 3 自由度和一種 5 自由度并聯機械腿的虛擬樣機。

 。2)提出了一種結構解耦的六足機器人整體設計方案,采用基于(U+UPS)P+UPS機構的 3 自由度并聯機械腿,該六足機器人整體和機械腿的解耦性均較好,其在性能方面兼顧了承載能力和運動靈活性,同時具有非常緊湊的結構,通過采用自適應式面接觸足,從而獲得了很好的運動穩定性,根據工藝因素選取了結構參數,設計了該六足機器人的虛擬樣機。

 。3)研制了一種采用并聯機械腿的六足機器人試驗樣機,驗證了采用并聯機械腿的六足機器人概念可行性。

  本文的研究成果為采用并聯機械腿的六足機器人設計與應用奠定了理論基礎。

  尚需進一步研究之處為:

 。1)對六足機器人整體的靜力學進行分析與研究,以對其整體進行結構優化。

 。2)對六足機器人整體的動力學進行研究,從而基于動力學模型建立機器人的控制系統模型。

 。3)對六足機器人整體的誤差模型進行研究,并以此為依據評估機器人整體的運動誤差和靜態誤差情況。

致 謝

  首先感謝導師金振林教授,在他的親切關懷和悉心指導下,我的博士學業得以順利完成。導師嚴謹的學術風范、淵博的知識體系、精益求精的工作作風,誨人不倦的高尚師德,給我留下深刻的印象,令學生受益終身。在整個課題研究期間,從論文選題、課題研究到論文撰寫處處凝聚著導師的心血和汗水,其所展現的科學研究作風、為人師表的師德精神和偉大的人格魅力,令我終生難忘,為我今后的人生道路指明了方向,同時金老師還在思想、生活上給我以無微不至的關懷和幫助,使我明白了許多為人處世的道理。值此論文完成之際,謹向尊敬的導師致以崇高的敬意和衷心的感謝! 在課題的研究工作和論文撰寫過程中,得到了李研彪、王躍靈師兄、崔冰艷師姐的大力支持與熱心幫助,在此表示衷心的感謝。

  衷心感謝父母和妻子曲夢可、兒子榮書劍多年來無私的關愛以及在精神和物質上不懈的支持與奉獻!

  感謝機械系統與振動國家重點實驗室提供的科研平臺。

 

  參考文獻

 

(如您需要查看本篇畢業設計全文,請您聯系客服索。

相關內容
相關標簽:機械畢業設計
好優論文定制中心主要為您提供代做畢業設計及各專業畢業論文寫作輔導服務。 網站地圖
所有論文、資料均源于網上的共享資源以及一些期刊雜志,所有論文僅免費供網友間相互學習交流之用,請特別注意勿做其他非法用途。
如有侵犯您的版權或其他有損您利益的行為,請聯系指出,論文定制中心會立即進行改正或刪除有關內容!
欧美国产伦久久久久久久
<acronym id="cqmsy"></acronym>
<acronym id="cqmsy"><center id="cqmsy"></center></acronym>