【摘要】：球面2-DOF冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間是以各轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線交點(diǎn)為球心的球面,且在工作空間內(nèi)無奇異點(diǎn)存在,可用于多場景的球面云臺(tái)、球面定位等。因此要求本機(jī)構(gòu)必須具備較高的運(yùn)動(dòng)精度。本文以此為背景,從機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、誤差模型、標(biāo)定、動(dòng)力學(xué)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制策略及攝像機(jī)標(biāo)定、手眼標(biāo)定等方面展開研究,主要研究內(nèi)容如下:首先,基于球面機(jī)構(gòu)各桿件存在的空間約束,對(duì)球面2-DOF冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解、速度和加速度進(jìn)行分析;采用矩陣法建立機(jī)構(gòu)誤差模型并化簡為標(biāo)定模型,設(shè)計(jì)標(biāo)定流程,為標(biāo)定實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ);采用Language法建立機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型,求解機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力,在SimMechanics中搭建機(jī)構(gòu)剛體模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證。其次,在機(jī)構(gòu)末端安裝工業(yè)攝像機(jī),引入單目視覺“手眼”系統(tǒng),用于檢測機(jī)構(gòu)末端位置信息;基于針孔模型建立攝像機(jī)成像幾何模型,并利用張氏標(biāo)定法進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定實(shí)驗(yàn),求解出攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù);采用Tsai兩步法進(jìn)行手眼標(biāo)定實(shí)驗(yàn),建立攝像機(jī)坐標(biāo)系與機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系間的變換關(guān)系;此外,為提高圖像質(zhì)量,過濾垃圾信息,對(duì)中值濾波、均值濾波、高斯濾波三種圖像去噪方法濾波效果進(jìn)行比較,選擇一種合適的濾波方法對(duì)上述實(shí)驗(yàn)圖像進(jìn)行預(yù)處理。再次,研究機(jī)構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),為實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的解耦控制,在d-q坐標(biāo)系下建立永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型;采用空間電壓矢量控制代替正弦波脈寬調(diào)制,利用空間電壓矢量切換產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場,為電機(jī)提供恒定轉(zhuǎn)矩;設(shè)計(jì)基于PI速度控制器、滑模變結(jié)構(gòu)速度控制器以及經(jīng)過改進(jìn)的滑模變結(jié)構(gòu)速度控制器,建立三相永磁同步電機(jī)空間電壓矢量閉環(huán)控制模型,對(duì)三種控制器下的速度跟蹤效果進(jìn)行對(duì)比分析。最后,基于球面機(jī)構(gòu)樣機(jī)、倍�？刂破骱凸I(yè)攝像機(jī)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái);對(duì)樣機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定實(shí)驗(yàn),求解機(jī)構(gòu)幾何誤差,修正反解模型結(jié)構(gòu)參數(shù),經(jīng)過4次迭代實(shí)驗(yàn)后,對(duì)比標(biāo)定前后機(jī)構(gòu)末端運(yùn)動(dòng)精度,誤差減小為原來的1 3;在SimMechanics中搭建機(jī)構(gòu)本體模型,并作為模塊在Simulink中與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)建立聯(lián)合仿真模型;為進(jìn)一步改善機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能,設(shè)計(jì)基于同步協(xié)調(diào)器的力/位混合控制策略,對(duì)比非冗余驅(qū)動(dòng)控制方式,進(jìn)行機(jī)構(gòu)軌跡跟蹤仿真與實(shí)驗(yàn)研究。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH112
【圖文】：

Gough 等[7]設(shè)計(jì)出一種可完成 年，Stewart[8]在 Gough 的研究成果基礎(chǔ)上，出了被廣泛應(yīng)用的 Stewart 并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并成，Stewart 并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為熱門研究課題，以構(gòu)的研究中，有力的推動(dòng)了該機(jī)構(gòu)在理論與n 等[10]學(xué)者成功的將日益成熟的 Stewart 并工具參與到裝備制造中去。隨著并聯(lián)機(jī)構(gòu)的熱潮一直延續(xù)至今并愈發(fā)火熱，成為機(jī)域。銳的洞察力，作為國內(nèi)最先一批對(duì)并聯(lián)機(jī)驗(yàn)的研究中，1991 年，我國首臺(tái)并聯(lián)機(jī)構(gòu)聯(lián)機(jī)構(gòu)理論研究取得突破性進(jìn)展，天津大潛心研究，設(shè)計(jì)出了具有快速抓取功能的國內(nèi)對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究的最高水平的代表。

第 1 章控機(jī)床領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。圖 1-3 為德國圖 1-4 為德國 EMAG 公司設(shè)計(jì)研發(fā)的 VL領(lǐng)先地位。在特殊場景模擬領(lǐng)域，6UPS 作娛樂設(shè)施、海上航行等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用器模擬、娛樂場景模擬、汽車駕駛模擬、

第 1 章控機(jī)床領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。圖 1-3 為德國圖 1-4 為德國 EMAG 公司設(shè)計(jì)研發(fā)的 VL領(lǐng)先地位。在特殊場景模擬領(lǐng)域，6UPS 作娛樂設(shè)施、海上航行等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用器模擬、娛樂場景模擬、汽車駕駛模擬、圖 1-3 HERMLE 五軸加工中心

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本文編號(hào)：2786500