【摘要】：隨著海洋平臺(tái)鉆井作業(yè)水深的不斷增加，鉆井所需要的鉆桿數(shù)量也相應(yīng)增加，鉆井作業(yè)的時(shí)間和費(fèi)用也隨之增加，對(duì)鉆臺(tái)工人來(lái)說(shuō)，勞動(dòng)強(qiáng)度增加危險(xiǎn)性增大。海洋平臺(tái)鉆機(jī)自動(dòng)抓管吊機(jī)使得工作人員遠(yuǎn)離了惡劣的工作環(huán)境和危險(xiǎn)區(qū)域，提高了整體作業(yè)的安全性。用機(jī)械來(lái)代替人工完成相關(guān)操作，能夠?qū)崿F(xiàn)操作過(guò)程的自動(dòng)化，在減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，也能提高工作效率，縮短作業(yè)周期，降低作業(yè)成本。 本文將海洋平臺(tái)鉆機(jī)自動(dòng)抓管吊機(jī)看做一臺(tái)6自由度的機(jī)器人，采用機(jī)器人D-H方法建立機(jī)構(gòu)各個(gè)連桿的坐標(biāo)系，應(yīng)用齊次坐標(biāo)變換矩陣描述連桿坐標(biāo)系之間的相對(duì)位置和方向，并求得該自動(dòng)抓管吊機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。已知末端位姿，采用反變換法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)反解，進(jìn)而得到各個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角。應(yīng)用MATLAB中的機(jī)器人工具箱對(duì)自動(dòng)抓管吊機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行仿真。將6自由度的機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，利用簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)后的多剛體動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，推導(dǎo)出基于拉格朗日方程的第1—第5桿的動(dòng)力學(xué)方程組�；贏DAMS平臺(tái)的虛擬樣機(jī)仿真，考慮重力、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、風(fēng)吹襲力和海浪升沉載荷，得到了自動(dòng)抓管吊機(jī)的一系列有價(jià)值參數(shù)。 通過(guò)上述幾方面的工作，本研究確定了海洋平臺(tái)鉆機(jī)自動(dòng)抓管吊機(jī)的內(nèi)臂和外臂尺寸；確定了機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式為勻加速-勻速-勻減速方式；在ADAMS平臺(tái)上得到自動(dòng)抓管吊機(jī)作業(yè)過(guò)程中末端夾持器、外臂和內(nèi)臂的速度、加速度、角速度和角加速度曲線；基于ADAMS的虛擬樣機(jī)仿真，得到各關(guān)節(jié)的受力和力矩情況。 自動(dòng)抓管吊機(jī)的動(dòng)力學(xué)分析對(duì)于其軌跡規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真都具有重要意義，同時(shí)對(duì)自動(dòng)抓管吊機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用也具有指導(dǎo)作用。通過(guò)仿真得到運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化情況，從而為進(jìn)一步理論研究提供依據(jù)。這些對(duì)于從力學(xué)方面研究自動(dòng)抓管吊機(jī)具有重要作用，對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)、研發(fā)和操作具有指導(dǎo)意義。
【圖文】：

圖 2-3 幾何位置關(guān)系有連桿機(jī)構(gòu)來(lái)決定，所以大多數(shù)。建立某一個(gè)坐標(biāo)系 AS ，空間 Tp，，zppAp xy的參考坐標(biāo)系。的參考坐標(biāo)中的坐標(biāo)值不同，或標(biāo)系之間的變換。如下是基本P '的坐標(biāo)等于舊坐標(biāo) PA左乘一 pRotzpAA' , 001sincos0cossin0, Rot z

00010010,Rot z 如下： 0001001010100,,cbaTrans abc上述矩陣可以完成不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動(dòng)和平動(dòng)的組合變換。參數(shù)的 D-H 定義方法及機(jī)構(gòu)桿系的坐標(biāo)變換（Denavit-Hartenberg）表示法是用來(lái)描述相鄰各桿件之間的轉(zhuǎn)動(dòng)和平關(guān)節(jié)處的桿件坐標(biāo)系建立 4 4的齊次變換矩陣，該變換矩陣表示它與關(guān)系。這樣逐次變換，，用“手部坐標(biāo)”表示末端執(zhí)行器就可被上述方標(biāo)表示。如圖 2-4 所示的坐標(biāo)定義法，建立第i桿與第 i 1桿的附體坐標(biāo)系：
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P742;TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2531742