论文部分内容阅读
本文在国家自然科学基金的资助下，系统研究了一种超冗余仿生象鼻机器人的单元体运动学逆解、工作空间、象鼻整体的实体样机设计选型和虚拟样机仿真等技术问题。论文取得了如下成果： 1.以超冗余仿生象鼻机器人构成单元体——3UPS-PRU并联机构为研究对象，研究其位置逆解、速度逆解、加速度逆解和跃度逆解；并根据给定末端参考点的运动轨迹求出位置、速度、加速度和跃度随时间的变化曲线。 2.研究象鼻机器人工作空间。基于象鼻机器人是由多个理论模型相同的单元体构成的特点，首先运用通过位置逆解验证的边界搜索法，分析单元体在固定位置下的姿态空间和固定姿态下的位置空间。根据给定的尺度参数和约束参数，求得单元体的工作空间。根据参考平面内象鼻机器人脊线的极限边界和象鼻机器人工作空间的求解流程，求出了象鼻机器人在空间内的工作空间。 3.在前期理论分析的基础上，根据生物象鼻的运动特点和生理结构，提出仿生象鼻机器人的机械结构设计要求和设计方案。结合课题研究的实际需求对象鼻机器人进行结构设计，并在此基础上选取符合设计要求的各部分零件。得到最终的象鼻机器人机械结构设计方案和所有最终的零件选型。 4.运用虚拟样机技术建立3UPS-PRU并联机构的三维模型，对其进行逆运动学仿真；运用得到的变化曲线与通过理论分析得到的变化曲线之间的对比，验证了单元体理论模型的正确性。根据象鼻机器人整体的三维模型，和实际的质量与尺寸，在 ANSYS中对象鼻机器人整体强度进行校核，并对每个单元体运用ADAMS进行受力校核。由所得数据可知，象鼻机器人整体强度和每个单元体的受力情况都满足要求。