液壓機械臂是搶險救援、重載搬運等重型移動/工業(yè)機器人最重要的作業(yè)機構(gòu)。現(xiàn)有液壓重載機械臂以工程機械、森林機械的工作臂為主,其機構(gòu)自由度低,手部抓取結(jié)構(gòu)龐大,導(dǎo)致機械臂的可達空間小、靈活性差,無法滿足救援現(xiàn)場復(fù)雜任務(wù)需求。此外,傳統(tǒng)液壓機械臂多以實現(xiàn)作業(yè)功能為主,自身結(jié)構(gòu)摩擦大且采用集中式控制的電液比例驅(qū)動系統(tǒng),控制精度低、能耗大,無法滿足搶險救援、大型工業(yè)制造等場合精細、高效作業(yè)的需求。針對這些問題,本文首先設(shè)計了一種高可達空間、高靈活性、高精度的重載機械臂,并搭建了7+1自由度、最大夾持負載500kg的重載液壓機械臂樣機試驗平臺,對各關(guān)節(jié)功能進行了試驗測試,研究了高精度的七自由度冗余機械臂逆運動學(xué)解算方法。然后,針對現(xiàn)有液壓機械臂節(jié)能方法局限于“止損”導(dǎo)致節(jié)能性不足的問題,本論文從降低負載能耗的新角度出發(fā),充分利用冗余自由度機械臂自運動特性,提出從優(yōu)化機械臂運動的角度出發(fā)實現(xiàn)冗余自由度液壓機械臂的能量優(yōu)化,利用動態(tài)規(guī)劃算法對該優(yōu)化問題進行了全局尋優(yōu),最后利用仿真驗證了算法的節(jié)能效果。本文主要完成研究內(nèi)容包括:1、基于搶險救援等場景對高可達空間、高靈活性、高精度的任務(wù)需求,對機械臂的總... 

【文章來源】：華東交通大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國Schilling公

第一章緒論4擺線馬達圖1-3華中科技大學(xué)研制的水下機械臂Fig.1-3UnderwatermanipulatordevelopedbyHuazhongUniversityofscienceandtechnology（2）重載機械臂在救援機器人領(lǐng)域的發(fā)展日本為地震多發(fā)國家，因此針對救援機械的研發(fā)較早一些，并且獲取諸多成果。如圖1-4所示為日本德姆薩克公司研發(fā)的雙臂救援機器人T-52和T-53，兩款救援機器人兩條作業(yè)臂均采用液壓驅(qū)動，每只手臂長3770mm，單臂負載能力為100kg，包含6+1個自由度，整臂采用與工程機械類似的結(jié)構(gòu)[21,24]。圖1-4日本T-52型（左）和T-53型（右）雙臂救援機器人Fig.1-4JapaneseT-52(left)andT-53(right)double-armrescuerobots救援機器人領(lǐng)域國內(nèi)相關(guān)研究較少，目前正處于起步狀態(tài)，與國外存在一定的差距。如圖1-5為2014年江蘇八達重工與浙江大學(xué)合作研制的一款重載雙臂救援機器人，該機器人最大起重重量可達20噸，兩條工作臂左側(cè)為主臂，具備5個自由度，主要負責(zé)重載型作業(yè)，右側(cè)為從臂，具備7個自由度，主要負責(zé)靈巧型作業(yè)[22]。該型救援機器人經(jīng)過近年來不斷的發(fā)展，已經(jīng)形成覆蓋20噸至60噸的一系列產(chǎn)品。2015年山東大學(xué)與魯班機械科技有限公司合作，研發(fā)一款輕量化多功能雙臂救援機器人，如圖1-6所示。該救援機器人工作臂同樣由一只主臂和一只從臂組成，兩機械臂各有7個自由度，其中2個為左右回轉(zhuǎn)自由度和5個為上下擺動自由度，最大作業(yè)半徑3460mm，最大抓具力矩10kN·m，采用Q690高強度鋼作為機械臂的制作材料，使機械臂自重控制在170kg左右[8,9]。

第一章緒論5圖1-5江蘇八達重工開發(fā)的重載雙臂救援機器人Fig.1-5Heavy-dutydouble-armrescuerobotdevelopedbyJiangsuBadaCo.,Ltd圖1-6魯班機械科技開發(fā)的救援機器人Fig.1-6RescuerobotdevelopedbyLubanMachineryTechnologyCo.,Ltd以上救援機械臂雙自由度手部結(jié)構(gòu)多采用如圖1-7所示的結(jié)構(gòu)，主要由外置液壓缸、回轉(zhuǎn)驅(qū)動和液壓馬達構(gòu)成。該結(jié)構(gòu)簡單、成本低、通用性好，但是依然存在以下問題：(1)外置馬達和外置液壓缸造成手部結(jié)構(gòu)龐大，無法適用于狹小空間作業(yè)；(2)蝸輪蝸桿的大傳動比造成回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速偏低，影響作業(yè)效率；(3)液壓馬達用于高精度定位控制困難；(4)回轉(zhuǎn)支撐存在較大的跳動公差。屬具油缸回轉(zhuǎn)驅(qū)動液壓馬達圖1-7救援機械臂雙自由度手部結(jié)構(gòu)Fig.1-72-DOFhandstructureoftherescuemanipulator

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3000869