盾構(gòu)機（Shield Machine）換刀任務主要是由作業(yè)人員進入高壓泥水艙進行刀具的檢查和更換。在進行換刀工作的時候,工作人員是工作在高壓的環(huán)境中,會對人體健康產(chǎn)生較大的影響。因此設計代替人工換刀的機械手來更換磨損的刀具,不僅避免了人工帶壓進艙作業(yè)的危險,而且還提高了換刀效率和加快了工期進程。本文主要研究目的是控制機械手完成換刀任務,主要研究了兩大部分內(nèi)容盾構(gòu)機換刀機械手的軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤。首先,用Solidworks把盾構(gòu)機換刀機械手的三維模型設計出來并且作為研究對象,結(jié)合其模型來研究機械手的運動學。描述了機械手位姿及空間坐標變換,確定了盾構(gòu)機換刀機械手的D-H參數(shù)并建立了D-H參考坐標系。用Robotics Toolbox把機械手的運動學模型建立起立和進行模型仿真。最后計算換刀機械手的正運動學得到轉(zhuǎn)換矩陣和用逆運動學得到各關(guān)節(jié)角,同時用Robotics Toolbox來仿真驗證。然后,以盾構(gòu)機換刀機械手為對象,對其每個關(guān)節(jié)進行軌跡規(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)點與缺點。機械手的關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃包括三次多項式插值方法和五次多項式插值方法。經(jīng)過分析對... 

【文章來源】：遼寧工程技術(shù)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

機械手系統(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械手，這樣就可以實現(xiàn)用戶軌跡。如圖 1.1 所示表明了所有機械手的構(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)過控制器的計算輸出節(jié)的伺服電機，這樣會使機械手跟蹤上理想軌跡[28]。然而，從控制工程的角械手系統(tǒng)是具有強耦合、高非線性和多變量的復雜系統(tǒng)。在機械手控制時有比如很難獲取精確的機械手數(shù)學模型，外界環(huán)境的干擾和負載變化的影響等度上影響著機械手控制系統(tǒng)的控制性能。如圖 1.2 所示為實際軌跡跟蹤期望

10手 D-H 坐標系建立刀機械手的三維模型如圖 2.3 所示，該機械手是串聯(lián)型關(guān)座部分、伸縮旋轉(zhuǎn)部分和換刀執(zhí)行器。刀機械手總共有 1 個移動關(guān)節(jié)和 5 個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，其中 1 和節(jié)為徑向轉(zhuǎn)動，5 水平移動關(guān)節(jié)。換刀機械手的各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】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于回聲狀態(tài)網(wǎng)絡的非線性時間序列預測方法研究[D]. 王建民.哈爾濱工業(yè)大學 2011

碩士論文
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[4]工業(yè)機器人笛卡爾空間軌跡規(guī)劃的研究[D]. 陳偉華.華南理工大學 2010
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本文編號：3315055