1、全球性地震災(zāi)害發(fā)生頻繁，救援任務(wù)具有時(shí)限緊、對(duì)功能性和智能化要求高等特點(diǎn);目前靠人工救援為主，救援效率低，需要研究輕量化、高靈活性、智能化的機(jī)器人。針對(duì)以上要求，本文對(duì)地震救援機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸優(yōu)化、冗余自由度機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了一系列研究。
　　首先分析優(yōu)化了地震救援機(jī)器人的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的行走平臺(tái)和七自由度冗余機(jī)械臂。對(duì)主要零部件進(jìn)行了靜力學(xué)分析，分析結(jié)果表明機(jī)械臂還有一定的優(yōu)化空間，為

2、了提高機(jī)械臂的負(fù)載自重比，基于響應(yīng)面法進(jìn)行了相關(guān)尺寸優(yōu)化，優(yōu)化了機(jī)械臂結(jié)構(gòu)。
　　其次進(jìn)行了七自由度冗余機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究?；贒H法為機(jī)械臂連桿建立局部坐標(biāo)系，建立了機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并采用蒙特卡羅法求解了機(jī)械臂的作業(yè)空間;在梯度投影法的基礎(chǔ)上綜合考慮機(jī)械臂奇異構(gòu)型和關(guān)節(jié)極限，分析了冗余機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，并引入位置誤差反饋的閉環(huán)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解法，提高了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的求解精度。
　　然后搭建虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)?；?/p>

3、拉格朗日法建立了機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程，基于ADAMS虛擬樣機(jī)對(duì)單個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行了定點(diǎn)控制和軌跡跟蹤仿真試驗(yàn)。仿真結(jié)果表明，單個(gè)關(guān)節(jié)定點(diǎn)控制反應(yīng)靈敏，軌跡跟蹤效果良好。將ADAMS虛擬樣機(jī)模型導(dǎo)入MATLAB，基于MATLAB/simulink建立機(jī)械臂的控制系統(tǒng)，可為將來控制算法驗(yàn)證提供交互式聯(lián)合仿真平臺(tái)。
　　最后試制了地震救援機(jī)器人物理樣機(jī)，建立基于快速控制原型技術(shù)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)的PID控制，對(duì)物理樣機(jī)進(jìn)行了軌跡跟蹤試驗(yàn)驗(yàn)證