機械臂進入與人類共存的環(huán)境中工作是未來的發(fā)展趨勢,對于在人機環(huán)境中工作的機械臂,安全性是最為關鍵的問題。由于氣體的壓縮性,氣驅動器天然具有被動柔順性,由氣驅動器驅動的氣動機械臂相對于傳統(tǒng)電機驅動的機械臂具有較高功率-質量比、良好的反驅動性和柔順性等特點,具有本質安全的特性,因而有潛力應用于對于機械臂安全性要求較高而對機械臂的快速性、準確性要求較低的場合中。因此,本文設計了一種碰撞安全的氣動機械臂。首先,在綜合對比各類氣驅動器性能參數(shù)的基礎上,按照輕型化、小型化、模塊化的設計思想,選用小型滾動薄膜氣缸作為氣驅動器,設計了由一組相互拮抗的滾動薄膜氣缸驅動的輕型氣動機械臂旋轉關節(jié)模塊,計算了關節(jié)模塊的性能參數(shù),并據此設計了具有四自由度的氣動機械臂。其次,對氣動機械臂關節(jié)位置伺服控制系統(tǒng)進行研究。針對機械臂關節(jié)氣動系統(tǒng)的各個組成部分分別建立滾動薄膜氣缸摩擦力及粘滯力模型、動力學模型、熱力學模型,以及比例換向閥的質量流動模型,根據模型得到關節(jié)氣動系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示。針對氣動系統(tǒng)復雜、非線性的特點,利用反步法設計了基于滑�？刂频臋C械臂關節(jié)位置伺服控制系統(tǒng)。而后,對機械臂進行運動學分析,設計了氣動機...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：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
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 氣動機械臂國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 氣動位置伺服系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內外文獻綜述的簡析
    1.3 本文的主要研究內容
第2章 氣動機械臂設計
    2.1 引言
    2.2 氣動機械臂關節(jié)模塊設計
        2.2.1 關節(jié)驅動器選型
        2.2.2 關節(jié)傳動方式設計
        2.2.3 關節(jié)模塊結構設計
    2.3 氣動機械臂設計
    2.4 本章小結
第3章 氣動機械臂關節(jié)位置伺服系統(tǒng)研究
    3.1 引言
    3.2 氣動機械臂關節(jié)位置伺服系統(tǒng)模型
        3.2.1 滾動薄膜氣缸的摩擦力及粘滯力模型
        3.2.2 滾動薄膜氣缸動力學模型
        3.2.3 滾動薄膜氣缸熱力學模型
        3.2.4 三位五通比例換向閥模型
    3.3 基于滑模控制的氣動機械臂關節(jié)位置伺服系統(tǒng)控制策略
    3.4 本章小結
第4章 氣動機械臂控制系統(tǒng)研究
    4.1 引言
    4.2 氣動機械臂運動分析
        4.2.1 氣動機械臂關節(jié)-連桿模型
        4.2.2 氣動機械臂運動學分析
        4.2.3 氣動機械臂關節(jié)軌跡規(guī)劃
    4.3 氣動機械臂的安全控制策略
        4.3.1 基于機械柔順控制方法的氣動機械臂柔順控制
        4.3.2 基于關節(jié)驅動器壓力差的氣動機械臂碰撞安全控制
    4.4 氣動機械臂控制系統(tǒng)
    4.5 本章小結
第5章 氣動機械臂實驗平臺搭建及實驗分析
    5.1 引言
    5.2 氣動機械臂實驗平臺搭建
        5.2.1 氣動機械臂實驗平臺硬件方案設計
        5.2.2 氣動機械臂實驗平臺軟件系統(tǒng)設計
        5.2.3 氣動機械臂實驗平臺搭建
    5.3 氣動機械臂關節(jié)控制實驗
    5.4 氣動機械臂整機控制實驗
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
致謝



本文編號：3816506