【機械臂發(fā)展研究文獻綜述2000字】

機械臂發(fā)展研究文獻綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u2634機械臂發(fā)展研究文獻綜述 1163491.1機械臂運動學 1297251.2機械臂軌跡規(guī)劃 1325431.3機械臂動力學 212995參考文獻 21.1機械臂運動學機械臂的運動學分析研究關節(jié)的運動學特性。它只包含關節(jié)角位移、角速度和角加速度函數(shù)，并包含機械臂中各個關節(jié)的運動路徑，而不管沿天氣的反向運動過程中產(chǎn)生的力和扭矩之間的關系。操縱運動學的研究包括兩個領域：正運動學和逆運動學。最經(jīng)典的運動學分析模型是Danevit和Hartenberg提出的D-H模型。在機械手運動學模型的構建中，各個環(huán)節(jié)連接局部坐標系，并按照一定的規(guī)則建立坐標系。然后用一個四階矩陣來確定相鄰連桿的位置關系，可以表示為坐標系間變換的比值，連桿間位置關系的轉(zhuǎn)換用數(shù)學計算來表示矩陣之間通過對每一層的計算，得到一個矩陣，將機械臂末端與底座進行比較，并確定機械臂的運動學方程。然而，D-H模型的局部坐標系選擇不正確，許多研究人員對模型進行了改進。Veitschegger使用五參數(shù)模型通過添加旋轉(zhuǎn)項來改進D-H模型以克服出現(xiàn)問題。Juan和Klaus提出的CCP模型避免了運動過程中可能發(fā)生的突變。Chen提出的局部POE模型能夠在機械臂的任何位置保持坐標系，并能很好地處理模塊化機器人。機械臂的逆運動學是每個關節(jié)的角位移旋轉(zhuǎn)作為已知端點矩陣的函數(shù)。逆運動學解決方案包括代數(shù)、幾何、分析和迭代。封閉解法包括代數(shù)法和幾何法。代數(shù)方法主要有消元法、聚篩法、Groebner基法和吳方法。代數(shù)法直觀易懂，但計算比較復雜，幾何法的局限性很大，取決于機械手的結構。Paul使用分析算法來求解機械手的逆運動學方程。盡管求解過程很復雜，但所有逆運動學解都可以在沒有初始條件的情況下得到。Lumelsky用優(yōu)化算法重復了方程組，使方程組的解逐漸合并到逆解中。迭代法是一個簡單的求解過程，不容易出錯，但必須設定初值，所有逆解都很難得到。1.2機械臂軌跡規(guī)劃軌跡規(guī)劃問題是確定每個時間點的機械臂關節(jié)角度、角速度和角加速度。根據(jù)實際需求確定起點和終點，然后使用路徑插值算法對每個鏈接角度的變化值進行插值。軌跡規(guī)劃規(guī)劃的最終目標是根據(jù)所執(zhí)行的任務不斷平滑鉸接角度變化曲線，減少速度和加速度的突變，減少關節(jié)沖擊和損耗。通過提高工業(yè)生產(chǎn)的精度要求，機械臂軌跡規(guī)劃技術也在不斷發(fā)展和優(yōu)化。許多專家和研究人員對軌跡規(guī)劃進行了深入研究，各種算法不斷涌現(xiàn)。軌跡規(guī)劃算法因計劃對象和優(yōu)化目標而異。第一項研究是基于古巴多項式的軌道插值函數(shù)，Kahn和Roth在1971年使用基于古巴多項式的軌道插值函數(shù)來研究從一個點到另一個點的運動最佳時間管理。Kim使用進化策略來優(yōu)化三次多項式的插值，以找到一種規(guī)劃最短路徑的方法。連廣宇以路徑控制方程解曲線的弧長為參數(shù)，基于動態(tài)規(guī)劃求解路徑插值問題。邴哲松開發(fā)了一種基于B樣條曲線的機器人空間規(guī)劃算法，實現(xiàn)了工程機器人的獨立無軌軌道。在將路徑與機械手分離后，Wang等人迭代了每個單獨點的速度，確定了每個循環(huán)在插值時間內(nèi)的路徑位置，計算了各個點的適當時間，并制定了最佳軌跡規(guī)劃算法。1.3機械臂動力學機械臂要想運行起來，其關節(jié)中的電機必須提供一定的力和扭矩來驅(qū)動關節(jié)的旋轉(zhuǎn)。從這個力和扭矩與系統(tǒng)變量及其動力學的關系來研究和分析機械臂的動力學。精確的動態(tài)模型對于機械手控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計很有用。由于機械臂由幾個剛性連桿組成，其動力學方程基于多元動力學理論，方法包括牛頓-歐拉法、拉格朗日法和高斯法。最常見的是牛頓-歐拉法和拉格朗日法。牛頓-歐拉法是基于力平衡的模型。牛頓-歐拉法建模對每個連桿分別使用牛頓方程和歐拉方程。牛頓-歐拉方法具有篩網(wǎng)結構，提取過程清晰易懂，計算速度快，適用于各種力學結構的動態(tài)分析，動態(tài)模型用于指數(shù)穩(wěn)定性分析。其管理系統(tǒng)，解決了在非結構化環(huán)境中穩(wěn)定運行的問題。拉格朗日法是一種基于各種能量平衡的建模分析方法。使用拉格朗日建模方法，可以通過將傳統(tǒng)的牛頓力學應用于動力學來求解許多難以求解的微分方程，Qahtani通過拉格朗日方程建立四自由度混聯(lián)機器人動力學模型，用于控制系統(tǒng)算法分析與優(yōu)化。參考文獻[1]張曉偉,葛云,張立新,陳飛,馬文霄.直角坐標紅花采摘機器人的設計與試驗[J].農(nóng)機化研究,2018,44(01):79-84.[2]史亞貝.基于DSP的三自由度采摘機械手控制系統(tǒng)研究[J].農(nóng)機化研究,2018,44(02):34-38.[3]姜光,姜久超,李愛寧,李巖,常碩.基于PLC的農(nóng)業(yè)機器人電氣控制系統(tǒng)設計[J].農(nóng)機化研究,2020,44(02):219-223.[4]袁志良,古越.武術飛腳啟發(fā)作用在采摘機器人智能化設計中的應用[J].農(nóng)機化研究,2019,44(02):249-252.[5]蔣先平,徐燦,劉豐溥,吳玉發(fā),薛坤鵬.果蔬采摘機器人系統(tǒng)的應用與發(fā)展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備,2020,42(02):2-8+13.[6]馬錚.采摘水果——農(nóng)用無人機的新動向[J].農(nóng)機市場,2021(04):59-60.[7]LinGuichao,TangYunchao,ZouXiangjun,WangChenglin.Three-dimensionalreconstructionofguavafruitsandbranchesusinginstancesegmentationandgeometryanalysis[J].ComputersandElectronicsinAgriculture,2021,184.[8]GaoGuohua,LiuCong,WangHao.Kinematicaccuracyofpickingrobotconstructedbywire-drivencontinuumstructure[J].ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,2021,235(2).[9]桑晶,盧彬,楊淑琴.柑橘類水果采摘機器的設計與應用探討[J].南方農(nóng)機,2017,52(06):74-75.[10]童彤.荷蘭：采摘機器人大規(guī)模應用尚有時日[J].中國果業(yè)信息,2017,38(03):36-37.[11]李小斌,吳宏岐,陳渭紅,張力.一種蘋果采摘機器人關節(jié)伺服控制系統(tǒng)設計及仿真[J].計算機測量與控制,2017,29(03):129-134.[12]郗厚印,張棟,周濤,楊云霄.采摘機器人識別抓取重疊番茄果實的方法研究[J].農(nóng)機化研究,2015,43(12):17-23+50.[13]孟川杰.基于虛擬仿真軟件的采摘機器人運動分析[J].農(nóng)機化研究,2013,43(12):51-54+59.[14]楊康.農(nóng)業(yè)機器人柔性手爪關鍵技術研究[D].湖北工業(yè)大學,2020.[15]鄭小玄.山地柑橘采摘機器人路徑規(guī)劃與控制系統(tǒng)研究[D].湖北工業(yè)大學,2020.[16]徐騰.工廠化溫室作業(yè)機器人智能調(diào)度方法研究與設計[D].蘇州大學,2020.[17]戴家裕.