基于容錯指標的可重構模塊化機器人研究.pdf

1、可重構模塊化機器人是一種能夠根據任務需要改變構形的智能機器人。它是由一系列不同尺寸的關節(jié)模塊和連桿模塊組成的，可以根據工作需要快速構建成最佳工作構形。構形設計和建立運動學分析的統一模型是可重構模塊化機器人研究的重要內容。冗余度機器人關節(jié)發(fā)生故障后將故障關節(jié)鎖定是一種簡單可靠的容錯方式，它已經得到越來越多的關注和研究。本文對可重構模塊化機器人的構形設計、正運動學模型建立問題以及冗余度可重構模塊化機器人關節(jié)相對速度突變問題進行了全面系統的研

2、究與探討。并基于動力學性能指標對冗余度可重構模塊化機器人的軌跡規(guī)劃進行了初步研究。 首先，研究了可重構模塊化機器人的關節(jié)模塊和連桿模塊設計以及構形空間問題。針對目前構形空間計算存在的缺點，提出了一種改進的計算可重構模塊化機器人構形空間的方法，即二次分類方法。在此基礎上對空間4R可重構模塊化機器人的構形空間問題進行了研究。 其次，對可重構模塊化機器人的正運動學問題進行了研究。本文采用一種自動建模方法來建立可重構模塊化機器人

3、的正運動學模型，該方法只需要將已知的各個模塊的變換矩陣按照裝配成機器人的模塊順序相乘，就可以得到機器人的正運動學方程。 再次，研究了冗余度可重構模塊化機器人的關節(jié)相對速度突變問題。選定以退化條件數作為冗余度機器人的優(yōu)化性能指標，以梯度投影法為優(yōu)化算法，分別以平面3R以及空間4R可重構模塊化機器人為研究對象，分析研究了影響關節(jié)相對速度突變各種因素。得到性能指標、末端初始點、末端速度、關節(jié)初始角度和末端軌跡均影響機器人的關節(jié)相對速度