机器人基础三级项目

1、燕山大学课程研究项目报告自平衡汽车机器人系统设计和制作学院执行以下操作之一：机械工程学院学年主修执行以下操作之一：传记机器2012-1/2班课程名称执行以下操作之一：机电一体化系统设计群组编号执行以下操作之一：3学生名称执行以下操作之一：武进、熊津、丰素日、张道延组内分工执行以下操作之一：长参，车身设计和装配，45%li si，软件设计和调试，55%导师执行以下操作之一：姚建涛，刘小飞日期执行以下操作之一：2015.10摘要牙齿报告主要介绍了研磨机器人的机器人手臂和机器人手臂的设计方法、思维、原理、运动控制等，并结合智能车结构，通过三维图表绘制、模拟和计算分析，实现了抛光、抓取等工作要求。报告

2、分为三大部分。第一部分是选择机器人手臂方案，综合考虑最佳方案，绘制三维图。第二部分也是工作空间分析(包括运动学求解和反过来)、速度分析和轨迹规划的最重要步骤。第三部分是设计总结和经验。在设计过程中，通过查阅大量资料，集团内部集团间的积极讨论构成了最终报告，但能力有限，希望老师批评和纠正本报告的不足和错误。(大卫亚设，美国电视电视剧)关键字：机械手、情景选择、3d映射、工作区、速度、轨迹规划前言机器人学是快速发展的综合前沿学科，进入21世纪，人类空间利用越来越迫切，随着宇宙技术的发展，人类在宇宙中的活动也越来越多。未来将有大量的空间生产、空间加工、空间组装及空间设备的维护和维修工作。但是由于宇宙

3、操作环境的特殊性和不确定性、载人宇宙技术的限制，在宇宙中，机器人仍然要代替人做一系列作业。因此机器人的研发技术将成为未来宇宙开发过程中的关键技术之一。现在普遍将机器人分为两类茄子：普通机器人和智能机器人。一般机器人是指没有智能，只有一般编程能力和操作能力的机器人。到目前为止，世界上还没有统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要有三个茄子元素。一个是感知周围环境状态的感觉元素。第二，运动要素，对外界的反应性行为；第三，思考要素，根据从感官要素获得的信息，思考应该采取什么动作。设计为本课程的抛光机器人汽车属于智能机器人的范畴，集中在电脑、机械学、传感技术、电子技术、人工智能和自动控制等

4、多学科上。为了实现研磨、抓取物体、移动、放置等功能，机器人手臂和机器人手臂的设计尤为重要。这次项目将综合锻炼我们扩大思想、分析问题、解决问题的能力，对以后的职业生涯也会产生重要影响。目录序言.第一章设计方案的确定.1第2章确定参数.82.1机器人手臂的设计.102.2变位分析.112.3机器人爪设计.11第三章工作空间分析.123.1运动学的正解.133.2运动学逆解.15第四章速度分析.第五章轨迹规划.第六章项目摘要.第七章体验.第八章工具书.第一章设计和参数确定1.1机器人手臂设计牙齿设计方案有三个茄子：牙齿(1)机械手有三个转动关节，牙齿结构比较简单，容易制造，但工作范围比较小，所以不采

5、用这种方案。图3-1(a)(2)牙齿机器人手臂有四个旋转关节，手腕的旋转用于使工件姿势的变化更加平稳。牙齿结构比较简单，容易制造，工作范围也比较大，但是抓到的工件有一定的质量，一只胳膊的刚度可能受到限制，所以很难采用这种方案。(3)图3-1(b)(3)机械手由4个转动关节组成，其中手分为内板和外板，安装螺栓后，螺栓在重力引起的转动力矩下自动垂直下垂，便于装配。牙齿机器人手臂结构比较简单，结合牙齿两种茄子方案的优点，可以轻松实现抓取和装配目标。所以为了最终方案。图3-1(c)经过分析和比较，我们终于选择了方案3。1.2解释变位在分析中确定链接参数手臂4八三郎手臂2一只胳膊图5-1机器人初始姿势链

6、接参数iai-1(毫米)i-1()di(mm)关节变量初始值()1000teta 102148.59087塞塔203148.500teta 3-904000teta 40用手抓0-90110-1.3机械爪设计机械爪设计也有三个茄子方案。(1)牙齿方面机器爪的结构比较简单。滑动中间滑块，实现爪的长合。最大的缺点是开放范围太小，调节不好，有时会把滑块从两个尖角推出，所以不采用这种方案。(2)牙齿解决方案解决了解决方案1中存在的一些问题，开放角度也比较大，但结构比较复杂，制造成本比较高，考虑到经费和加工条件，不采用牙齿方案。(3)最后，这种方案的结构比较简单，加工制造，爪开放角度较大，满足要求，因此

7、采用方案3。经过全面考虑，我们决定选择第三个选项。第二章工作空间分析2.1运动学正解说明：通过几何关系计算链接拐角，获取验证x y z的坐标关系。a1 a2 a3表示连接1、2和3的拐角。最后，矩阵的最后一列表示球在原点坐标系中的位置。syms a1 a2 a3 a4 d1 d2 d3 d4% link之间的同质转换矩阵t10=cos(a1)-sin(a1)0 0；sin(a1)* cos(0)cos(a1)* cos(0)-sin(0)-d1 * sin(0)；sin(a1)* sin(0)cos(a1)* sin(0)cos(0)d1 * cos(0)；0 0 0 1；t21=cos(a2

8、)-sin(a2)0 0；sin(a2)* cos(pi/2)cos(a2)* cos(pi/2)-sin(pi/2)-d2 * sin(pi/)sin(a2)* sin(pi/2)cos(a2)* sin(pi/2)cos(pi/2)d2 * cos(pi/2)t32=cos(a3)-sin(a3)0 201；sin(a3)* cos(0)cos(a3)* cos(0)-sin(0)-d3 * sin(0)；sin(a3)* sin(0)cos(a3)* sin(0)cos(0)d3 * cos(0)；0 0 0 1；t43=cos(a4)-sin(a4)0 0；sin(a4)* cos(0

9、)cos(a4)* cos(0)-sin(0)-d4 * sin(0)；sin(a4)* sin(0)cos(a4)* sin(0)cos(0)d4 * cos(0)；0 0 0 1；t40=t10*t21*t32*t43%替换初始值：a1=0 * pi/180；a2=0 * pi/180；a3=-90 * pi/180；a4=0 * pi/180；d1=0；d2=87d3=0；d4=0；了解%t40=0.0000 1.0000 0 201.0000-0.0000 0.0000 -1.0000 -87.0000-1.0000 0.0000 0.0000 0.00000 0 0 1.0000也就

10、是说=2.2运动学逆解运动学反解法是已知端链接的姿势，是求解关节变量的过程。syms a1 a2 a3 a4t10=cos(a1)-sin(a1)0 0；sin(a1)* cos(0)cos(a1)* cos(0)-sin(0)-d1 * sin(0)；sin(a1)* sin(0)cos(a1)* sin(0)cos(0)d1 * cos(0)；0 0 0 1；t21=cos(a2)-sin(a2)0 0；sin(a2)* cos(pi/2)cos(a2)* cos(pi/2)-sin(pi/2)-d2 * sin(pi/)sin(a2)* sin(pi/2)cos(a2)* sin(pi/

11、2)cos(pi/2)d2 * cos(pi/2)t32=cos(a3)-sin(a3)0 201；sin(a3)* cos(0)cos(a3)* cos(0)-sin(0)-d3 * sin(0)；sin(a3)* sin(0)cos(a3)* sin(0)cos(0)d3 * cos(0)；0 0 0 1；t43=cos(a4)-sin(a4)0 0；sin(a4)* cos(-pi/2)cos(a4)* cos(-pi/2)-sin(-pi/2)-d4 * sinsin(a4)* sin(-pi/2)cos(a4)* sin(-pi/2)cos(-pi/2)d4 * cos(-)0 0

12、0 1；t40=t10 * t21 * t32 * t43t1=inv(t10)；求% t10的逆矩阵。t41=t1 * t40%t41=t21*t32*t43如果每个元素相等，则可以获得每个关节变量。请参阅附录i第三章速度分析首先求出雅克比矩阵，就能得到末端执行器速度和每个关节的速度关系。a1=0 * pi/180；a2=0 * pi/180；a3=-90 * pi/180；a4=0 * pi/180；d1=0；d2=87d3=0；d4=0；t10=cos(a1)-sin(a1)0 0；sin(a1)* cos(0)cos(a1)* cos(0)-sin(0)-d1 * sin(0)；sin

13、(a1)* sin(0)cos(a1)* sin(0)cos(0)d1 * cos(0)；0 0 0 1；t21=cos(a2)-sin(a2)0 0；sin(a2)* cos(pi/2)cos(a2)* cos(pi/2)-sin(pi/2)-d2 * sin(pi/)sin(a2)* sin(pi/2)cos(a2)* sin(pi/2)cos(pi/2)d2 * cos(pi/2)t32=cos(a3)-sin(a3)0 201；sin(a3)* cos(0)cos(a3)* cos(0)-sin(0)-d3 * sin(0)；sin(a3)* sin(0)cos(a3)* sin(0)

14、cos(0)d3 * cos(0)；0 0 0 1；t43=cos(a4)-sin(a4)0 0；sin(a4)* cos(0)cos(a4)* cos(0)-sin(0)-d4 * sin(0)；sin(a4)* sin(0)cos(a4)* sin(0)cos(0)d4 * cos(0)；0 0 0 1；t40=t10 * t21 * t32 * t43t30=t10 * t21 * t32t20=t10 * t21t10=t10r10=t10(1:3，1:3)；% t10从第一行导入到第三行，从第一列导入到第三列r20=t20(1:3，1:3)；r30=t30(1:3，1:3)；r40=t40(1:3，1:3)；t41=t21 * t32 * t43t42=t32 * t43t43=t43t44=t43p41=t71(1:3，4)；获取%最后一列的前三