双臂救援机器人的动力学建模与分析

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2、生院二〇—六年－月、Ｊ独刮牲考巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了丈中特别加＾＾标注和致谢之处外，论文中不包含其他＇人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得义津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。：签牵曰期学住冷文作著签名：兴的年Ｚ月巧日学住沁文胶权使巧换枚书本学位论义作者完全了解义津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津

3、理工大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）签学住沁丈作者签导师签名；李日期月之巧签李订期：抑／知如日．如《年２＿＇＾分类号：TP242.6密级：天津理工大学研究生学位论文双臂救援机器人的动力学建模与分析（申请工程硕士学位）工程领域：机械工程作者姓名：李浩指导教师：陈炜副教授2016年1月ThesisSubmittedtoTia

4、njinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeDynamicsModelingandAnalysisofDual-armRescueRobotByHaoLiSupervisorWeiChenJanuary2016摘要随着科学技术的不断发展，为了完成更为复杂的救援任务，双臂救援机器人应运而生,它不仅可以增强机器人对复杂任务的适应性，同时也提高了工作空间的利用率。双臂救援机器人是一个极其复杂的系统，是由多个机械臂连杆及关节串联组成，并且机械臂与移动车体、机械臂各连杆及关节之间均存

5、在着复杂的力学耦合关系，针对其动力学的研究将尤为重要，因此本文采用多体系统离散时间传递矩阵法对其进行动力学的建模与分析。本文的研究内容主要包括以下几个部分：首先，根据救援机器人机械臂的功能需求确定了机械臂的自由度数目以及关节的运动形式，并进一步对救援机器人机械臂的驱动方式、传动方式的选择等方面进行了详细地分析，完成了机械臂的整体结构设计。其次，采用多体系统离散时间传递矩阵与现代逐步时间积分思想相结合的方法，针对双臂救援机器人的结构特点，利用空间运动的刚体数学模型原理，推得双臂救援机器人的移动车体及机械臂各部件的传递矩阵，

6、分别建立了开环双臂救援机器人系统以及闭环双臂救援机器人系统的整体动力学方程和总传递矩阵。并应用D-H坐标系法建立了机器人双机械臂的运动学模型，对传递矩阵法模型进行了验证。然后利用MATLAB软件对开环系统的模型进行计算与仿真，得到了位移，角位移，力以及力矩关于时间的曲线图。通过对仿真结果的分析，该模型能够有效的满足实时动态仿真的需要，并为后期控制系统的建立提供了重要的理论依据。最后，分析了双臂救援机器人机械臂的救援运动，将运动路径进行划分。详细研究了机械臂的几种关节空间的轨迹规划方法。并在理想情况下，对两条机械臂中的主臂

7、进行关节空间的三段三次多项式插值函数的轨迹规划。利用MATLAB软件进行数值仿真实验，得到了角位移，角速度以及角加速度的变化规律曲线图，验证了机械臂的运动轨迹的连续性与平稳性。关键词：双臂救援机器人机械臂多刚体系统传递矩阵法动力学建模AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,thedual-armrescuerobothasbeeninventedtomeettherequirementsofmanycomplexrescuemissions.Itcannotonl

8、yenhancetheadaptabilityofroboticscomplexmissions,butalsoimprovetheutilizationrateofworkingspace.Instructure,thedual-armrescuerobotisamobilerobotbyconnectingapl