【摘要】：近年來,液壓拆除機(jī)器人憑借其安全高效的作業(yè)方式在廢舊建筑拆除、核能去污、應(yīng)急救援等方面應(yīng)用越來越廣泛,而現(xiàn)代機(jī)器人更注重其自動化和智能化,而實(shí)現(xiàn)其自動化關(guān)鍵在于工作臂的自動化。因此本文針對機(jī)器人工作臂的運(yùn)動控制進(jìn)行研究,內(nèi)容如下:首先,針對機(jī)器人工作臂進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析,基于D-H坐標(biāo)法建立工作臂的運(yùn)動學(xué)模型,并對工作臂進(jìn)行正逆運(yùn)動學(xué)求解,得到了工作臂的極限工作尺寸;基于SolidWorks和ADAMS軟件對工作臂進(jìn)行聯(lián)合仿真分析,求解得到了工作臂的工作范圍曲線及末端位置變化曲線;將兩種計算結(jié)果與實(shí)際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證了工作臂理論模型的正確性,為工作臂的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和控制提供了理論依據(jù)。其次,針對工作臂的液壓控制系統(tǒng),首先對電液比例控制系統(tǒng)各元件簡化并對其數(shù)學(xué)建模,得到了電液比例控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù),并驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性;針對其控制效果差,設(shè)計了符合本系統(tǒng)的PID控制器,并基于Simulink搭建了PID仿真模型,仿真結(jié)果表明PID控制算法對本系統(tǒng)有效但效果不夠顯著。最后,針對電液比例控制系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行研究,基于Lyapunov穩(wěn)定性定理,根據(jù)滑模變結(jié)夠控制理論設(shè)計控制器,并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法,設(shè)計神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑�？刂破�;基于Simulink分別搭建兩種控制系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真分析,仿真結(jié)果表明在滑模變結(jié)構(gòu)控制下,系統(tǒng)的跟蹤性能和響應(yīng)速度有明顯的提升;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制下系統(tǒng)的控制性能較滑�？刂聘觾�(yōu)越,對比分析驗(yàn)證了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對滑�？刂频膬�(yōu)化有效且效果顯著。
【圖文】：

國外瑞典 Brokk 公司研制生產(chǎn)拆除機(jī)器人應(yīng)用最為廣泛，主要產(chǎn)品rokk40--330 系列拆除機(jī)器人，如圖 1.1 所示。Brokk 機(jī)器人可以搭載多種工并可以實(shí)現(xiàn)快速換裝，實(shí)現(xiàn)抓取、破碎、刨銑、挖掘等功能，現(xiàn)已成功應(yīng)用筑拆除、搶險救援、隧道開挖、核設(shè)施退役及冶金爐窯的打渣和內(nèi)襯拆除等。其中 Brokk400 憑借靈活的機(jī)動性、巨大的沖擊力、超大作業(yè)半徑等優(yōu)點(diǎn)國內(nèi)拆除領(lǐng)域備受到青睞。此外德國 TOPTEC 公司生產(chǎn)的 TopTec 系列拆除機(jī)，如圖 1.2 所示。主要用于工業(yè)生產(chǎn)和各類鋼筋凝土建筑的拆除，主要產(chǎn)品OPTEC1850E/2500/4500/5500等拆除機(jī)器人，其中TOPTEC5500工作范圍高達(dá)7舉重量達(dá) 1280kg；芬蘭 AVANT 公司在原來 FINMAC F16 的基礎(chǔ)上設(shè)計的 AVAOBOT185 機(jī)器人，主要用于建筑拆除；美國 Stanley Black＆Decker 公司設(shè)產(chǎn)的 Stanley Black＆Decker F16 拆除機(jī)器人，能夠自動調(diào)整支腿的高度中 AVANT ROBOT185 和 Stanley Black＆Decker F16 拆除機(jī)器人均采用鏤空作臂，可以有效減輕自重[5-8]。

國外瑞典 Brokk 公司研制生產(chǎn)拆除機(jī)器人應(yīng)用最為廣泛，主要產(chǎn)品rokk40--330 系列拆除機(jī)器人，如圖 1.1 所示。Brokk 機(jī)器人可以搭載多種工并可以實(shí)現(xiàn)快速換裝，實(shí)現(xiàn)抓取、破碎、刨銑、挖掘等功能，現(xiàn)已成功應(yīng)用筑拆除、搶險救援、隧道開挖、核設(shè)施退役及冶金爐窯的打渣和內(nèi)襯拆除等。其中 Brokk400 憑借靈活的機(jī)動性、巨大的沖擊力、超大作業(yè)半徑等優(yōu)點(diǎn)國內(nèi)拆除領(lǐng)域備受到青睞。此外德國 TOPTEC 公司生產(chǎn)的 TopTec 系列拆除機(jī)，，如圖 1.2 所示。主要用于工業(yè)生產(chǎn)和各類鋼筋凝土建筑的拆除，主要產(chǎn)品OPTEC1850E/2500/4500/5500等拆除機(jī)器人，其中TOPTEC5500工作范圍高達(dá)7舉重量達(dá) 1280kg；芬蘭 AVANT 公司在原來 FINMAC F16 的基礎(chǔ)上設(shè)計的 AVAOBOT185 機(jī)器人，主要用于建筑拆除；美國 Stanley Black＆Decker 公司設(shè)產(chǎn)的 Stanley Black＆Decker F16 拆除機(jī)器人，能夠自動調(diào)整支腿的高度中 AVANT ROBOT185 和 Stanley Black＆Decker F16 拆除機(jī)器人均采用鏤空作臂，可以有效減輕自重[5-8]。
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP242;TP273

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本文編號：2644542