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毕业设计 排爆机器人机械手设计及其运动学和动力学分析
摘要
随着世界恐怖事件的日益增多， 各国的安全部门对高技术的反恐装备的性能要求越来越高，数量需求越来越大，智能排爆机器人作为先进的反恐装备越来越发挥着不可替代的作用， 研制可靠的具有一定智能的排爆机器人无疑对我们国家的公共安全有着十分重要的意义。
排爆机器人机械系统通常由运动小车和基于其上的机械手组成， 本论文围绕着机械手较全面地展开了机构设计和运动学、动力学分析。
首先，在参考国内外排爆机器人现有机型的基础上，对机械手进行了机构分析、选型、工作空间分析和结构设计。确定了5自由度关节型机械手的构型，采用现代三维设计工具软件 P R O / E对机械手进行了具体的结构设计，包括所有零件的立体建模和机械手的虚拟装配，并利用 P R O 尼 的模型分析功能对装配体进行了干涉检验和质量特性分析。在保证设计要求的前提下，该方法显著缩短了设计周期，降低了设计成本，保证了设计的成功率。
然后，在对排爆机器人机械手作业分析的基础上， 设计了机械手末端执行器的两种有代表性的运动轨迹: 斜抓和平抓，相应地对各连杆在关节空间进行了抛物线过渡的线性轨迹规划。利用学术界流行的科学计算软件 N 砂 汀 L A B编制了逆运动学计算程序和轨迹规划程序，并对机械手末端执行器 ( 抓手) 进行了运动学计算，得到其轨迹和速度曲线。
接着，利用欧拉一 拉格朗日方程推导出了机械手动力学计算公式，并对机械手两个代表性的抓取过程作了动力学计算，得到了肩、肘和腕俯仰关节这三根轴的力矩曲线。
最后， 对机械手作了工作空间和负载实验，利用设计制作好的排爆机器人对机械手斜抓过程做了轨迹实验， 并对机械手控制实验用直流电机的驱动电路作了较详细的实验分析设计，其中包括了逻辑保护电路和门极驱动电路，使电路达到产品级的性能要求。
关键词:排爆机器人;机械手;三维建模;运动学;动力学。