【摘要】：本文依托國家自然科學基金“電液復合驅(qū)動模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)機器人動態(tài)耦合特性、控制技術(shù)及實驗研究(51575150)”項目,基于模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)機器人平臺,針對原有試驗中伺服電機在牽引柔索運動過程中出現(xiàn)卡死、跳槽、振動、斷裂等問題引起柔索牽引的末端執(zhí)行器運動精度的降低以及振動的放大,本文設(shè)計一種電液復合驅(qū)動柔索并聯(lián)機器人導向裝置,并完成該裝置的三維模型構(gòu)建、運動學分析、導向裝置動力分析、傳感器采集監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計,并開展實驗研究,本文完成的主要工作如下:1.介紹了電液復合驅(qū)動柔索并聯(lián)機器人的機械結(jié)構(gòu),并對柔索導向裝置進行詳細闡述,通過對導向裝置機械結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計,給出一種能夠?qū)崿F(xiàn)柔索動態(tài)導向、柔索長度、姿態(tài)以及柔索內(nèi)部張力的實時檢測的方案,設(shè)計了一種電液復合驅(qū)動柔索并聯(lián)機器人導向裝置,并完成該裝置三維模型的構(gòu)建和運動學分析。2.完成了電液復合驅(qū)動柔索并聯(lián)機器人的adams動力學模型,加載Matlab避障仿真中導出的柔索伸縮、導向裝置環(huán)形運動的驅(qū)動數(shù)據(jù),完成adams動力學仿真分析并將仿真軌跡和初始的避障軌跡進行對比,分析出對比偏差可能的諸多原因,另外仿真分析出柔索張力變化與末端執(zhí)行器的運動變化,并分析出對應的內(nèi)在關(guān)系。3.完成對電液復合驅(qū)動柔索并聯(lián)機器人控制檢測系統(tǒng)的硬件和軟件的整體配置。硬件的配置包括工控機、運動控制器、數(shù)據(jù)采集卡、拉力傳感器、電機驅(qū)動器、伺服電機、拉力傳感器等硬件的選型;軟件的設(shè)計內(nèi)容主要包括上位機的軟件設(shè)計和傳感器采集系統(tǒng)的設(shè)計。包括上位機開發(fā)軟件的選擇以及上位機通過運動控制器和數(shù)據(jù)采集卡完成對并聯(lián)機器人各個電機的控制和各個傳感器的聯(lián)合數(shù)據(jù)采集。4.以電液復合驅(qū)動柔索并聯(lián)機器人避障實驗為基礎(chǔ),闡述了本電液復合驅(qū)動柔索并聯(lián)機器人的基本組成部分,針對多功能模塊化柔索導向裝置開展實驗動態(tài)檢測、分析與驗證,分別從柔索長度變化、導向裝置旋轉(zhuǎn)角度變化、柔索拉力數(shù)值變化以及拉力傳感器對比應變片組傳感器優(yōu)劣四個方面開展具體的實驗探究和驗證。
[Abstract]:In this paper, based on the project of National Natural Science Foundation of China "dynamic coupling characteristics, control technology and experimental research of modularized reconfigurable flexible cable parallel robot with electro-hydraulic compound drive", the platform of modular reconfigurable flexible cable parallel robot is introduced. In view of the problems of gripping, job-hopping, vibration and breakage caused by the servo motor in the course of the traction cable motion in the original test, the motion precision of the end actuator of the flexible cable traction is reduced and the vibration is amplified. In this paper, we design a kind of electro-hydraulic compound drive flexible cable parallel robot guidance device, and complete the three-dimensional model construction, kinematics analysis, dynamic analysis of the guide device, sensor acquisition and monitoring system design, and carry out experimental research. The main work of this paper is as follows: 1. This paper introduces the mechanical structure of the parallel robot with electro-hydraulic compound driving flexible cable, and expounds in detail the guiding device of the flexible cable. By optimizing and innovating the mechanical structure of the guide device, a kind of flexible cable dynamic guidance is given. In this paper, a real-time detection scheme of cable length, attitude and internal tension is presented. An electro-hydraulic hybrid driven parallel robot guidance device is designed, and the 3D model of the device is constructed and kinematic analysis is completed. 2. The adams dynamic model of electro-hydraulic hybrid driven flexible cable parallel robot is completed, and the driving data of loop motion of flexible cable and guide device are loaded in the simulation of Matlab obstacle avoidance. The adams dynamics simulation analysis is completed and the simulation trajectory is compared with the initial obstacle avoidance trajectory, and many possible reasons for the contrast deviation are analyzed. In addition, the cable tension changes and the end actuator motion changes are analyzed by simulation. And analysis of the corresponding internal relationship. 3. The hardware and software of the control and detection system of the parallel robot with electro-hydraulic compound driving flexible cable are completed. Hardware configuration includes industrial control computer, motion controller, data acquisition card, pull sensor, motor driver, servo motor, pull force sensor and other hardware selection; The software design mainly includes the software design of upper computer and the design of sensor acquisition system. It includes the selection of host computer development software and the control of each motor of parallel robot and the joint data acquisition of each sensor by the upper computer through motion controller and data acquisition card. 4. Based on the obstacle avoidance experiment of the electro-hydraulic hybrid flexible cable parallel robot, the basic components of the electro-hydraulic hybrid drive flexible cable parallel robot are expounded. The dynamic test, analysis and verification of the multi-function modularized flexible cable guide device are carried out. Specific experiments were carried out from four aspects: the change of cable length, the rotation angle of the guide device, the numerical change of the tension force and the comparison of the strain gauge group sensor with the tension sensor.
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：2276909