本文關(guān)鍵詞：主從式人工肌肉平面關(guān)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計與試驗研究

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【摘要】：近年來,加快提升深�？碧介_發(fā)裝備水平成為國家重大戰(zhàn)略需求,水下作業(yè)機(jī)械手作為深潛器和ROV的最主要裝備之一,越來越受到廣泛關(guān)注。水壓人工肌肉具有出力重量比大、與海洋環(huán)境兼容、無伸出桿類易受海水污染部件、仿生性好等優(yōu)點,相比現(xiàn)有水下機(jī)械臂關(guān)節(jié)采用的油壓缸或者油壓馬達(dá),更有利于降低深海裝備載荷、提高仿生性和可維護(hù)性。論文圍繞水下作業(yè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)主從控制系統(tǒng),重點以水壓人工肌肉為對象,研究關(guān)節(jié)驅(qū)動特性和主從控制方法,設(shè)計并搭建了包括氣動人工肌肉主控關(guān)節(jié)和水壓人工肌肉從動關(guān)節(jié)的主從關(guān)節(jié)系統(tǒng),提出了基于水壓人工肌肉從關(guān)節(jié)位置PID控制和氣動人工肌肉主關(guān)節(jié)力矩控制的主從位置.力控制系統(tǒng)和控制策略,相比傳統(tǒng)的手柄操作控制方式,操作者能夠感應(yīng)水壓人工肌肉從關(guān)節(jié)在水下作業(yè)過程中所受的負(fù)載變化,使水下機(jī)械臂操作控制更加精準(zhǔn)和方便。論文主要結(jié)構(gòu)如下：第一章結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究,綜合分析了水壓人工肌肉、人工肌肉關(guān)節(jié)以及主從控制系統(tǒng)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀,提出了論文的主要研究內(nèi)容,介紹了課題背景和研究意義。第二章設(shè)計了人工肌肉機(jī)械關(guān)節(jié),由轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩范圍與輪直徑關(guān)系得到關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)直徑；采用拉伸試驗方法,比較分析了傳動繩材料與連接結(jié)構(gòu)方案,選取滾子鏈為水壓人工肌肉關(guān)節(jié)傳動繩,改進(jìn)了關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了強度校核。第三章由水壓人工肌肉數(shù)學(xué)模型入手,推導(dǎo)了關(guān)節(jié)靜態(tài)模型,獲得了關(guān)節(jié)靜態(tài)轉(zhuǎn)角理論曲線；搭建了關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角試驗系統(tǒng),通過試驗得到了關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角試驗曲線；開展了基于PID的關(guān)節(jié)位置控制系統(tǒng)設(shè)計與試驗研究,分析了系統(tǒng)的頻率特性并進(jìn)行了系統(tǒng)辨識。第四章重點研究了氣動主控關(guān)節(jié)的力矩控制和主從關(guān)節(jié)系統(tǒng),首先介紹了主從關(guān)節(jié)系統(tǒng)工作原理,接著結(jié)合試驗研究了氣動人工肌肉關(guān)節(jié)位置和力矩PID控制,進(jìn)而搭建了包括氣動人工肌肉主控關(guān)節(jié)和水壓人工肌肉從動關(guān)節(jié)的主從關(guān)節(jié)系統(tǒng),開展了主從控制試驗,最后分析了負(fù)載和從關(guān)節(jié)力矩反饋增益對主從控制系統(tǒng)性能的影響。第五章對本文所作研究工作進(jìn)行總結(jié),給出主要的研究結(jié)論,并對未來的研究工作進(jìn)行展望。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P742;TP241

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本文編號：1183204