排爆机器人机械手运动规划.pdf

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机械设计与制造第期
一一年月
文章编号:一——
排爆机器人机械手运动规划六
杨武蒋梁中
南昌工程学院,南昌华南理工大学机械工程学院,广州

一.—
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中图分类号:, 文献标识码:
械手,各运动副安排见图。手腕俯仰关节
前言回转关节
腰、肩、肘关节确定抓手的
机器人作业主要依赖于机械手的运动,对机械手进行运动爪
空间位置,腕俯仰关节和回
学分析是实现其运动控制和动力学分析所必需的。机械手运动
转关节确定抓手的姿态,
学有正向和逆向之分,简单来讲,正向运动学就是由关节运动规
肩、肘和腕俯仰关节处于同
律确定抓手运动规律,反之则为逆运动学。通常依据机器人的作
一平面。
业特点提出对机械手的位置、速度或加速度要求,由此再确定各
关节的位置、速度或加速度,这是逆运动学要重点解决的问”。排爆机器人机械
机械手运动学构型手运动轨迹设计
通常机械手的作业要求的主要特征之一是其末端执行器和规划图排爆机器人机构示意图
抓手的位姿,
个由自由度。机械手的自由度数不一定非要为,主要是要与本机械手共有五个自由度,目标抓取过程中,主控计算机进
其任务要求相适应,根据排爆机器人实际操作的需要,从控制简行周期插补计算,即根据设计轨迹利用逆运动学算法计算输出
单可靠的角度出发,我们设计不要求抓手实现空间任意位姿,而关节角度系列,为满足实时性的要求,算法应力求简单。基于这
且由于本排爆机器人机械手基座位于运动小车上,基座相对目种考虑,我们设计机械手抓取目标物的过程是让腰关节先运动
标物可作一定的位置调整的,故最终决定采用自由度机械手, 至抓手中心抓手坐标系原点对准目标物位置,即使目标物上
相比自由度机械手,只是腕部少用一个偏转的自由度。的测距点处于机械手连杆平面内,此阶段影响抓手姿态的抓手
一旦所需要的自由度数确定之后,必须合理布置各个关节回转关节也可同时调整到位一般根据目标物被抓部位的几何
来实现这些自由度。对于串联的运动连杆,关节的数目等于机械特征而定,接下来才让肩关节、肘关节、腕俯仰关节同时运动使
手自由度数。大多数机械手的设计是由最后个关节确定末端得手爪从瞄准位置运动至目标物被抓部位,后面这段过程的轨
执行器的姿态,且它们的轴相交于腕关节原点,而前个关节确迹是我们要重点设计和规划的。如此以来,后面的这段过程进行
定腕关节原点的位置。根据运动学知识,可知这类操作臂都有封逆运动求解时只需计算肩、肘、腕一个关节,而这三个关节组成
闭的运动学解。参考国内外同类机器人,本机械手采用关节型机的是一个平面机械手,利用几何方法就可计算,并且计算简单,
★来稿日期:——★基金项目:广东省科技攻关项目—,华南理大学高水平大学重点建设项
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第期杨武等:排爆机器人机械手运动规划一一
可得到封闭解,也没有处理多重解的麻烦。通过这一过程,实际衔接在一起形成的轨迹就是带抛物线过渡的线性轨迹。如图
上是对机械手进行了解耦处理,使控制得以简化。所示,冈中,为过渡时『日】, 为线性段时间,为节点问隔时间。
机械手