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包含串并联关节的复杂机器人的运动规划

马俊伟  
【摘要】: 针对于目前医学上全口义齿制作全部由手工定制操作完成,工作效率低,返修率高的现状,提出了多操作机排牙的思想。既符合医用机器人的发展趋势,又促进了机器人技术、口腔修复学全口义齿制作技术的发展,因而课题的研究具有良好的社会效果和应用前景。同时多操作机排牙机器人系统的实现,为解决串并联复杂关节运动学建模、求解以及路径控制问题提出了新的思路和方法。 本文首先过三维建模软件UG对多操作机排牙机器人528个零件进行三维建模并分析了排牙机器人的工作原理,然后详细介绍了机器人各关键部件。因为排牙机器人既包含串联关节,又包含并联关节,所以无法用传统的D-H法建立机器人的坐标系,这里建立坐标系的原则是在每一个运动副上建立一个坐标系。由于排牙机器人工作的特殊性,仅对运动学逆问题进行了分析和求解,首先确定各个散牙坐标系的位置和姿态矩阵,然后利用坐标变换的知识,建立了各坐标系之间的变换矩阵,进而对各个关节坐标系进行了求解。最后,应用模拟CP控制方法对排牙机器人各个关节进行路径控制,采用MATLAB编程方法来计算拟合点坐标系从初始点到目标点之间各个插值点的坐标。最后通过实验验证了运动学计算及路径控制方法的正确性。 通过本文的研究,在已知患者颌弓参数的情况下,便可以通过运动学逆问题求解方法计算出各个关节的位姿矩阵,进而计算出步进电机需要的脉冲。通过对关节的运动控制来协调各电机的运动顺序,为进一步多操作机排牙机器人的整体控制做好了准备工作。同时本文的研究对包含混联机构的机器人运动学问题具有重要的参考价值。


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1 马俊伟;包含串并联关节的复杂机器人的运动规划[D];哈尔滨理工大学;2008年
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