水下機械手結構設計及動力學研究.pdf

1、自二十世紀以來,人類對陸地資源開采日益加劇,地下蘊藏資源日益稀缺。然而,為了更好地適應人類在國防科研、日常生活中對資源、能源的需求,對海洋資源、能源的開發(fā)與利用逐漸成為科學家們研究的對象?？茖W家預言:海洋將成為人類開發(fā)的新領域。隨著人類對海洋資源開發(fā)和海洋科學研究需求的不斷提高,人類逐漸使用機器作業(yè)代替人工操作,從而使人類更好地探索未知領域。伴隨水下機器人-機械手系統(tǒng)(Underwater Vehicle-Manipulator Sys

2、tem)的發(fā)展,除執(zhí)行觀察監(jiān)測任務外,系統(tǒng)還被寄希望于完成定點取樣、水下結構物的建造和維護等更為復雜的操作任務。因此,對水下機械手結構的設計及動力學研究具有重要意義。
　　首先,根據水下機械手大致工作空間,初步設定水下機械手各手臂長度,運用MATLAB軟件,以手臂抓取最大重量的負載為邊界條件,機械手質量最輕為優(yōu)化目標,逐步迭代計算出最優(yōu)水下機械手臂厚與臂長;水下機械手末端執(zhí)行器在工作過程中處于懸臂狀態(tài),運用ANSYS分析軟件,可以

3、直觀地顯示末端執(zhí)行器的撓度,為后期的運動控制補償提供精確數據。
　　其次,本文的機器人工作在水下環(huán)境,因此水下機器人-機械手系統(tǒng)處于浮游狀態(tài),本文采用Denarit-Hartenberg方法分析水下機械手運動學問題,通過運動學的反解,從而求出每一位置對應的關節(jié)角度,從而可精確地軌跡規(guī)劃;在運動學分析基礎上,本文采用牛頓-歐拉建立水下機械手的動力學方程,解析水下機械手動力學模型,從而為分析在水下動力學特性奠定基礎。
　　最后,