五自由度泄漏封堵移动机械臂运动学模型.pdfVIP

设计与制造 · 机械研究与应用 · 五 自由度泄漏封堵移动机械臂运动学模型’ 唐亚鸣，莫静玲，杨 刚 (河海大学机电工程学院，江苏常州 213022) 摘 要：泄漏封堵移动机械臂由移动平台和安装在平台上的机械臂组成，建立移动机械臂的运动学模型是设计泄漏 封堵移动机械臂的理论基础。根据槽罐泄漏机械臂必须完成的动作，建立了五 自由度泄漏封堵移动机械臂 运动学模型，利用逆运动学的求解，进行了该模型的Maflab仿真，结果表明该运动学模型是可行的。 关键词：移动机械手；运动学模型；逆运动学；Matlab仿真 中图分类号：TH132 文献标识码：A 文章编号：1006—4414(2011)04—0102—03 Kinematicsmodelingof5一DOFmobilemanipulatorforleakandmaintenance TangYa-ming，MoJing-ling，Yang Gang (Mech．Elec．collegeofttehaiUnwen~y，ChangzhouJiangsu 213022JiangsuChina) Abstract：A leakandmaintenancemobilemanipulatorisamanipulatormountedonamobileplaftorm ，andkinematicsmodel· ingistheoreticalbasisofdesigningtheleakageandmmntenancemobilemnaipulator．5-DOFkinematicsmodelofmobilema- nipulatorisestablishedundertheactionwhichthetankleakmanipulatorshouldcomplete．Basedoninversekinematicsre— suits，htemodelMatlabsimulationismadenadtheresultshowsthatthekinematicsmodelisfeasible． Keywords：mobilemanipulator，kinematicsmodel，inversekinematics，Maflabsimulation 1 引 言 由度机械手运动学模型。该机械手必须完成腰部回 装载易燃易爆、有毒有害的槽罐车，常被视为 转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰这些规 “流动的定时炸弹”。槽罐车罐体是由筒体、封头、人 定动作。 孔、注人口、卸料口以及其他必要的附件所构成的封 2．1 机械手的模型 闭容器，其应有的安全装置和附件主要包括：安全阀、 根据D—H表示法，给五 自由度机械手建立坐标 紧急切断阀、压力表、温度计和液位计。各密封处、阀 系 J，如图2所示。 门处、仪表连接处都有可能发生泄漏，其中以安全阀 装置失效引发泄漏事故最为常见…。 由于泄漏物都是易燃易爆物，遇到火星、静电、电 波，极有可能发生爆炸事故；泄漏出的有毒物质可能 造成人员中毒，危害人体健康，放射性物质，危害范围 更大。因此需要一种可远程操作的机器来完成它的 堵漏。移动机械手拥有极大的操作空间和高度的运 图1 封堵机械手的三维造型 图2 机械手坐标系 动冗余性，同时具有移动和操作功能，这使其优于移 动机器人和传统的机械手 J。在移动机械手针对槽 根据D—H表示法… ，可以得到每两个相邻关节 罐毒害物质泄漏的封堵时，该机械手必须完成规定的 之间的变换矩阵A 。然后将A依次相乘，得到移动 动作，即腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手 机械手的基坐标系和手端面坐标系之间的总变换 腕俯仰，并且要固定在移动车体上，以实现灵活移动， 。 =A1A2A3A4A5，Af分别定义如下： 设计移动封堵机械手首先需要