空间开链机构轨迹综合的研究和应用

【摘要】空间开链机构轨迹综合是空间连杆开链机构设计的一个主要部分,与空间闭链机构相比,空间开链机构轨迹综合的研究相对较少而且研究方法也各式各样,各有优缺点。本文借助傅立叶变换理论对空间开链机构轨迹综合问题进行了系统的研究并用,Matlab的GUI模块开发了对应的轨迹综合系统平台。在对二到六自由度的关节型空间开链机构的末端轨迹分析过程中,发现有以下问题1.空间开链机构是多输入单输出,每一个转动副都是由单独的驱动装置驱动；2.末端点的轨迹是一个复杂的空间闭合立体图形,很难直接从外形进行轨迹的识别与综合。针对以上的问题,首先本文根据坐标变换理论将末端点的位形方程逐步转化到与大地固定端的坐标系下,从而建立末端点在固定坐标系下的轨迹函数模型。其次,本文在一维傅立叶和二维傅立叶级数理论的基础上,将复杂的三维闭合立体图形的三维傅立叶级数问题通过降维的方法转化为低维傅立叶问题。再结合二维傅立叶变换和一维傅立叶变换就可以得到末端点轨迹的谐波成分。然后将一维和二维傅立叶变换得到的谐波成分做归一化处理,得到一组空间开链机构末端点轨迹的特征参数。将杆件的杆长尺寸和特征谐波参数一起构建空间开链机构轨迹电子图谱库。在设计开链机构时应用模糊查询理论将该机构的期望轨迹特征参数与已有图谱库中的特征参数作匹配,从而反求出该空间开链机构的机构参数。最后,用Matlab中的GUI模块设计开发空间开链机构轨迹综合系统并用六自由度Motoman机器人测量的杆长尺寸和末端点夹持器的运动轨迹来实例验证该综合方法和系统平台的可行性与优越性。
【作者】王金涛；
【导师】陈桦；
【作者基本信息】西安工业大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】空间开链机构；坐标变换；傅立叶变换；轨迹综合；数值图谱库；

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