本文關鍵詞：自由度門式起重機器人的動力學與末端軌跡控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了提高吊運效率，帶有防搖功能的作為各種繩導引物料提升系統(tǒng)的起重機器人在操作者的監(jiān)督下自行實現(xiàn)物料的搬運，這種半自動化的操作方式值得采納。前人的大多數(shù)研究尚未能合適地解決起重機器人剛柔耦合時變多體動力學及其末端軌跡跟蹤控制所涉及的理論和技術問題，故無法實現(xiàn)末端執(zhí)行器以良好的動態(tài)特性準確跟蹤期望軌跡。而2自由度門式起重機器人由于其機構系統(tǒng)在不考慮繩索分布質量的前提下具有微分平坦性這一性質，有望簡化以上的問題。 為了驗證不考慮繩索分布質量的2自由度門式起重機器人機構系統(tǒng)的動力學建模與基于微分平坦性的軌跡跟蹤反饋控制是否符合真實機構系統(tǒng)的情況，論文采用理論分析與實驗研究相結合的方法展開2自由度門式起重機器人機構系統(tǒng)的動力學與末端軌跡控制研究，取得了一些有意義的結果和結論，如下： 首次利用ADAMS軟件對該機器人機構系統(tǒng)進行了剛柔耦合多體動力學建模與動力學正解分析，發(fā)現(xiàn)繩索分布質量對該機器人末端軌跡控制精度所產(chǎn)生的影響不能忽略，而這將給末端軌跡的實時控制帶來困難。 為了解決上述問題，論文進一步研究了“采用基于微分平坦性的末端軌跡反饋跟蹤控制理論與技術（在不考慮繩索分布質量的前提下）”這一解決方案的可行性，具體為： 1．在搭建實驗樣機的基礎上，對其末端軌跡進行基于轉矩/位置/速度三種不同控制模式的開環(huán)控制實驗研究，發(fā)現(xiàn)實驗軌跡與擬定的期望軌跡有較大區(qū)別，與比較接近實際情況的ADAMS軟件仿真分析得到的軌跡較接近但有偏差，于是指出了采用一種具有反饋環(huán)節(jié)的末端軌跡閉環(huán)控制策略的必要性。 2．利用基于微分平坦性的末端軌跡跟蹤控制策略，采用基于轉矩/位置/速度三種不同的控制模式，對末端軌跡進行了閉環(huán)控制實驗研究，發(fā)現(xiàn)：閉環(huán)控制實驗軌跡較之開環(huán)控制實驗的軌跡在精度上有較大改善，且基于位置/速度閉環(huán)控制模式所得到的實驗軌跡與擬定的期望軌跡更加接近。從而從理論分析和實驗研究兩個方面同時驗證了所提出的解決方案的可行性，若結合使用起重機的變頻技術，該2自由度門式起重機器人有望在工業(yè)實踐上得到使用，即便是大負載的吊運任務。 不過仍然需要采用一些手段來減少末端軌跡跟蹤誤差，如通過優(yōu)化控制程序更好地抑制繩索的質量和柔性對軌跡控制的精度所造成的影響；采用高精密的機器人機械結構（采用小摩擦的關節(jié)結構）；盡量提高吊繩傾角檢測系統(tǒng)的檢測精度；以及通過采用高性能的實時運動控制系統(tǒng)來消除無法用控制策略加以補償?shù)母鞣N因素等。
【關鍵詞】：2自由度 門式起重機器人 剛柔耦合多體動力學 軌跡控制精度 吊繩傾角反饋
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH213.5;TP242
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-6
• 目錄6-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題的研究背景8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.3 論文研究的目的意義及內(nèi)容13-16
• 1.3.1 論文研究的目的意義13-14
• 1.3.2 研究內(nèi)容14-16
• 第2章 考慮繩索分布質量的機構系統(tǒng)動力學研究16-38
• 2.1 機構系統(tǒng)分析與參數(shù)確定16-17
• 2.2 基于 ADAMS 軟件的考慮繩索分布質量機構系統(tǒng)動力學建模17-26
• 2.2.1 多體系統(tǒng)動力學基本理論17-20
• 2.2.2 建模基本思路20-26
• 2.3 機構系統(tǒng)動力學正解仿真分析26-29
• 2.4 基于數(shù)學模型的不考慮繩索分布質量機構系統(tǒng)動力學建模29-33
• 2.4.1 機構系統(tǒng)動力學建模29-31
• 2.4.2 機構系統(tǒng)微分平坦性31-33
• 2.5 兩種動力學分析方法的比較33-36
• 2.6 本章小結36-38
• 第3章 基于轉矩開環(huán)控制模式的末端軌跡控制實驗研究38-54
• 3.1 實驗樣機搭建38-43
• 3.1.1 實驗樣機主要構件39-42
• 3.1.2 機構系統(tǒng)接線說明42-43
• 3.2 基于轉矩開環(huán)控制模式實驗研究43-50
• 3.2.1 硬件參數(shù)配置與調(diào)試44-47
• 3.2.2 轉矩開環(huán)控制實驗47-50
• 3.3 實驗參數(shù)與結果分析50-52
• 3.3.1 實驗參數(shù)設定50
• 3.3.2 實驗結果與分析50-52
• 3.4 本章小結52-54
• 第4章 基于轉矩閉環(huán)控制模式的末端軌跡控制實驗研究54-66
• 4.1 基于微分平坦性的軌跡跟蹤控制策略研究54-57
• 4.2 吊繩傾角檢測系統(tǒng)57-60
• 4.2.1 檢測系統(tǒng)原理57-58
• 4.2.2 檢測系統(tǒng)設計制造58-59
• 4.2.3 檢測系統(tǒng)試運行59-60
• 4.3 基于轉矩閉環(huán)控制模式實驗研究60-64
• 4.3.1 實驗原理60-63
• 4.3.2 實驗結果比較分析63-64
• 4.4 本章小結64-66
• 第5章 基于位置/速度控制模式的末端軌跡控制實驗研究66-78
• 5.1 運動控制模式選擇66-68
• 5.2 基于位置/速度開環(huán)控制模式實驗研究68-74
• 5.2.1 位置控制模式參數(shù)設定68-70
• 5.2.2 速度控制模式參數(shù)設定70-72
• 5.2.3 基于三種開環(huán)控制模式的實驗軌跡比較72-74
• 5.3 基于位置/速度閉環(huán)控制模式實驗研究74-77
• 5.3.1 位置/速度閉環(huán)控制實驗的原理介紹74-75
• 5.3.2 基于三種閉環(huán)控制模式的實驗軌跡比較75-77
• 5.4 本章小結77-78
• 第6章 總結和展望78-80
• 6.1 論文總結78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻80-86
• 致謝86-88
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表論文與研究成果88

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