具有機(jī)械電氣分離和長徑比大特點的冗余繩驅(qū)機(jī)器人在狹小空間環(huán)境中的運用越來越多,比如太空衛(wèi)星內(nèi)部檢修、核電站管道檢測等,但是處于半閉環(huán)控制的運動精度較差和控制方法不夠豐富等原因極大限制了其使用范圍和效果。本文將針對繩驅(qū)機(jī)器人使用中的實際問題,研制一款高精度繩驅(qū)冗余機(jī)器人,研究其控制方法,也為后續(xù)關(guān)于繩驅(qū)機(jī)器人的研究提供可拓展實驗平臺。針對在狹小空間中開展維修、裝配等精細(xì)作業(yè)的需求,提出了一種高精度繩驅(qū)冗余機(jī)器人系統(tǒng)方案,該機(jī)器人采用模塊化設(shè)計,由臂桿和驅(qū)動箱體組成,有8個自由度,驅(qū)動控制箱體中集成了電機(jī)驅(qū)動器和拉力傳感器,模塊化中心塊帶有分體式測量角度編碼器,多級傳感器保障了高精度的負(fù)反饋控制。在機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上,建立了繩驅(qū)冗余機(jī)器人的“電機(jī)—繩索—關(guān)節(jié)—末端”多空間映射的位置級和速度級運動學(xué)模型,推導(dǎo)了逆運動學(xué)求解方程,設(shè)計基于雅克比偽逆和基于雅克比速度層的運動學(xué)逆解流程,并編寫了直線和圓弧軌跡規(guī)劃程序,計算結(jié)果表明基于雅克比偽逆的方法速度較快。用牛頓歐拉方法建立了繩驅(qū)冗余機(jī)器人的靜力學(xué)模型,提出了一種誤差優(yōu)化逆解方法,將誤差呈現(xiàn)正態(tài)分布的特點帶入優(yōu)化逆解中,該方法能通過繩索長度... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 課題背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 高精度繩驅(qū)冗余機(jī)器人機(jī)械設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 性能需求分析與參數(shù)
        2.2.1 系統(tǒng)需求分析
        2.2.2 性能參數(shù)
    2.3 機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計
        2.3.1 機(jī)器人臂桿自由度選擇和配置
        2.3.2 機(jī)器人本體設(shè)計
        2.3.3 繩索拉力和運動精度測量系統(tǒng)
    2.4 臂桿繩索受力分析與零部件校核
        2.4.1 幾何法力學(xué)模型
        2.4.2 重要零件校核
    2.5 機(jī)器人整體
    2.6 本章小結(jié)
第3章 繩驅(qū)動冗余機(jī)器人運動學(xué)建模
    3.1 引言
    3.2 機(jī)器人運動學(xué)關(guān)系分析
    3.3 繩驅(qū)空間與關(guān)節(jié)空間
        3.3.1 單段繩驅(qū)空間與關(guān)節(jié)空間
        3.3.2 臂桿繩驅(qū)空間與關(guān)節(jié)空間解耦
    3.4 關(guān)節(jié)空間與工作空間
        3.4.1 正運動學(xué)分析
        3.4.2 基于雅克比偽逆的逆運動學(xué)
        3.4.3 基于雅克比速度層的逆運動學(xué)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 繩驅(qū)機(jī)械臂柔順控制方法
    4.1 引言
    4.2 機(jī)械臂靜力學(xué)模型
    4.3 繩驅(qū)機(jī)械臂柔順控制
        4.3.1 繩驅(qū)關(guān)節(jié)的力位混合控制
        4.3.2 導(dǎo)納控制
    4.4 本章小結(jié)
第5章 繩驅(qū)冗余機(jī)器人樣機(jī)與實驗
    5.1 引言
    5.2 樣機(jī)集成
        5.2.1 臂桿集成和驅(qū)動箱體集成
        5.2.2 測量系統(tǒng)集成
        5.2.3 軟件硬件系統(tǒng)搭建
        5.2.4 整體樣機(jī)
    5.3 樣機(jī)實驗
        5.3.1 精度測量實驗
        5.3.2 軌跡實驗
        5.3.3 力學(xué)控制實驗
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于力/位混合控制的機(jī)器人打磨[J]. 余波,李嘉龍,彭楷烽.  機(jī)械工程與自動化. 2019(04)
[2]含過約束的串聯(lián)機(jī)器人受力分析與動力學(xué)建模[J]. 武冰昕,吳連松,萬英和,汪旸,陳芳.  制造業(yè)自動化. 2018(12)
[3]蛇形機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)設(shè)計與關(guān)節(jié)驅(qū)動分析[J]. 馬可,李斌,王聰,張良全,常健.  高技術(shù)通訊. 2017(Z2)
[4]用于線繩傳動機(jī)械臂的模塊化驅(qū)動裝置設(shè)計[J]. 湯磊,王俊剛,李琳琳,谷國迎,朱利民,朱向陽.  機(jī)械設(shè)計與研究. 2016(02)
[5]蛇形臂機(jī)器人裝配系統(tǒng)研究[J]. 姚艷彬,杜兆才,魏志強.  航空制造技術(shù). 2015(21)
[6]空間機(jī)械臂技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 劉宏,蔣再男,劉業(yè)超.  載人航天. 2015(05)
[7]蛇形臂機(jī)器人高精度位置伺服系統(tǒng)建模與仿真[J]. 魏志強,袁偉.  航空制造技術(shù). 2014(21)
[8]考慮關(guān)節(jié)限位的冗余度機(jī)器人重復(fù)性路徑規(guī)劃研究[J]. 賈慶軒,吳楚鋒,陳鋼,孫漢旭.  高技術(shù)通訊. 2013 (05)
[9]繩索系統(tǒng)的建模、動力學(xué)和控制[J]. 金棟平,文浩,胡海巖.  力學(xué)進(jìn)展. 2004(03)

碩士論文
[1]面向空間應(yīng)用的連續(xù)型繩驅(qū)柔性機(jī)械臂設(shè)計[D]. 符海明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]狹小空間作業(yè)繩驅(qū)分段聯(lián)動機(jī)器人設(shè)計及控制研究[D]. 付亞南.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]六自由度繩牽引并聯(lián)機(jī)器人力位混合運動控制[D]. 王文杰.西南科技大學(xué) 2018
[4]線驅(qū)動柔性充電機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計與控制研究[D]. 王浩淼.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號：3166624