盾構(gòu)機(jī)（Shield Machine）換刀任務(wù)主要是由作業(yè)人員進(jìn)入高壓泥水艙進(jìn)行刀具的檢查和更換。在進(jìn)行換刀工作的時(shí)候,工作人員是工作在高壓的環(huán)境中,會(huì)對人體健康產(chǎn)生較大的影響。因此設(shè)計(jì)代替人工換刀的機(jī)械手來更換磨損的刀具,不僅避免了人工帶壓進(jìn)艙作業(yè)的危險(xiǎn),而且還提高了換刀效率和加快了工期進(jìn)程。本文主要研究目的是控制機(jī)械手完成換刀任務(wù),主要研究了兩大部分內(nèi)容盾構(gòu)機(jī)換刀機(jī)械手的軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤。首先,用Solidworks把盾構(gòu)機(jī)換刀機(jī)械手的三維模型設(shè)計(jì)出來并且作為研究對象,結(jié)合其模型來研究機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)。描述了機(jī)械手位姿及空間坐標(biāo)變換,確定了盾構(gòu)機(jī)換刀機(jī)械手的D-H參數(shù)并建立了D-H參考坐標(biāo)系。用Robotics Toolbox把機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立起立和進(jìn)行模型仿真。最后計(jì)算換刀機(jī)械手的正運(yùn)動(dòng)學(xué)得到轉(zhuǎn)換矩陣和用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)得到各關(guān)節(jié)角,同時(shí)用Robotics Toolbox來仿真驗(yàn)證。然后,以盾構(gòu)機(jī)換刀機(jī)械手為對象,對其每個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行軌跡規(guī)劃。分別介紹和對比了關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃和笛卡爾空間軌跡規(guī)劃的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。機(jī)械手的關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃包括三次多項(xiàng)式插值方法和五次多項(xiàng)式插值方法。經(jīng)過分析對... 

【文章來源】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

機(jī)械手系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

用戶的輸入指令和把指令變成各種力矩來控制機(jī)械手，這樣就可以實(shí)現(xiàn)用戶軌跡。如圖 1.1 所示表明了所有機(jī)械手的構(gòu)成。械手軌跡跟蹤控制的目的就是用戶輸入期望的軌跡，經(jīng)過控制器的計(jì)算輸出節(jié)的伺服電機(jī)，這樣會(huì)使機(jī)械手跟蹤上理想軌跡[28]。然而，從控制工程的角械手系統(tǒng)是具有強(qiáng)耦合、高非線性和多變量的復(fù)雜系統(tǒng)。在機(jī)械手控制時(shí)有比如很難獲取精確的機(jī)械手?jǐn)?shù)學(xué)模型，外界環(huán)境的干擾和負(fù)載變化的影響等度上影響著機(jī)械手控制系統(tǒng)的控制性能。如圖 1.2 所示為實(shí)際軌跡跟蹤期望

10手 D-H 坐標(biāo)系建立刀機(jī)械手的三維模型如圖 2.3 所示，該機(jī)械手是串聯(lián)型關(guān)座部分、伸縮旋轉(zhuǎn)部分和換刀執(zhí)行器。刀機(jī)械手總共有 1 個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和 5 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，其中 1 和節(jié)為徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，5 水平移動(dòng)關(guān)節(jié)。換刀機(jī)械手的各56l、θ，關(guān)節(jié) 2、3、6 的 Z 軸方向均向外垂直紙面。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3315055