隨著陸地不可再生資源愈來愈匱乏,人們對豐富海洋資源的開采越來越迫切,隨之而來的則是對用于開采水下資源的工程設備性能要求也越來越高。水下靈巧手作為水下機器人的執(zhí)行末端,是機器人不可或缺的一部分,隨著工作環(huán)境變得愈來愈惡劣,對靈巧手的準確性、感官性、穩(wěn)定性等性能的研究也變的越發(fā)重要。本課題旨在設計一個適用于水深在0-100m以內工作的水下靈巧手,并對其進行結構力學、運動學以及動力學分析研究機構機械特性,建立水下靈巧手力伺服控制系統(tǒng)數(shù)學模型,使用PID控制算法對所建立的控制系統(tǒng)進行調試,以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定特性和動態(tài)特性,減少水下靈巧手在水下工作過程中受到的水壓水流影響,為今后水下靈巧手控制系統(tǒng)的研究提供參考。本文首先確定水下靈巧手的驅動方式,根據(jù)靈巧手驅動方式確定其機械結構整體設計方案和靈巧手控制系統(tǒng)方案。結合靈巧手整體設計方案對其力和運動傳遞方式進行選取并確定。根據(jù)運動的傳遞方式對靈巧手各個基本零部件進行設計和建模,然后將所有零部件進行裝配完成靈巧手整體機械結構。通過運用ANSYS和hyperworks軟件對水下靈巧手零部件和整體結構三維模型進行力學性能分析,判斷水下靈巧手在工作時,各零...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景
    1.2 研究目的及意義
    1.3 課題國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內研究現(xiàn)狀
        1.3.3 水下靈巧手發(fā)展趨勢
    1.4 本文的研究內容和結構
第2章 水下靈巧手結構設計
    2.1 水下靈巧手驅動系統(tǒng)的設計
    2.2 水下靈巧手傳動方式設計
    2.3 水下靈巧手結構體的設計
    2.4 本章小結
第3章 水下靈巧手力學性能研究
    3.1 水下靈巧手零部件力學分析
    3.2 水下靈巧手整體靜力學分析
        3.2.1 理想狀態(tài)下整體結構力學分析
        3.2.2 具有工況作用下整體結構力學分析
    3.3 本章小結
第4章 水下靈巧手運動學動力學分析
    4.1 靈巧手運動學建模
        4.1.1 單指正運動學分析
    4.2 多指協(xié)調運動分析
        4.2.1 水下靈巧手三指位姿方程
        4.2.2 指尖球面中心坐標系的表示
    4.3 靈巧手單指的動力學分析
    4.4 動力學研究
    4.5 本章小結
第5章 水下靈巧手控制系統(tǒng)建模與分析
    5.1 水下靈巧手的控制方案
        5.1.1 水下靈巧手的兩種控制方案
        5.1.2 水下靈巧手兩種控制方案的對比選擇
    5.2 水下靈巧手的整體水壓系統(tǒng)圖
    5.3 水下靈巧手水壓系統(tǒng)元件的選擇
    5.4 系統(tǒng)數(shù)學建模及控制性能分析
        5.4.1 力伺服控制系統(tǒng)數(shù)學建模
        5.4.2 力伺服水壓控制系統(tǒng)數(shù)學模型
        5.4.3 水下靈巧手單指上鋼絲繩的數(shù)學建模
        5.4.4 伺服放大器的傳遞函數(shù)
        5.4.5 力傳感器的數(shù)學模型
        5.4.6 力伺服水壓系統(tǒng)的數(shù)學模型
    5.5 系統(tǒng)的狀態(tài)方程表達式
    5.6 水下靈巧手力伺服控制系統(tǒng)性能分析
        5.6.1 力伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
        5.6.2 力伺服水壓控制系統(tǒng)能控性分析
        5.6.3 力伺服水壓控制系統(tǒng)能觀性分析
    5.7 本章小結
第6章 水下靈巧手PID控制器系統(tǒng)建模與仿真
    6.1 PID控制原理
    6.2 系統(tǒng)simulink仿真與優(yōu)化
    6.3 本章小結
第7章 總結與展望
    7.1 本文完成的工作
    7.2 本論文工作展望
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的專利
致謝



本文編號：3798545