本文關(guān)鍵詞：水輪機專用修復機器人導軌誤差分析與補償研究

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【摘要】：我國水力發(fā)電規(guī)模日漸壯大,每年都有大量的水輪機需要檢修,水輪機修復過程工作空間狹小、工作量大、環(huán)境惡劣,傳統(tǒng)的人工修復已經(jīng)不能達到水輪機修復工作的精度和效率,國內(nèi)外學者雖然研制了幾款水輪機坑內(nèi)修復機器人,但是實際修復效果與預設(shè)精度存在誤差,修復誤差嚴重影響了水輪機的工作效率。課題組與云南瀾滄江水電集團漫灣水電廠合作,旨在研究導軌式水輪機修復機器人誤差存在的原因,并對誤差進行補償,以滿足水輪機修復工作的精度要求。本文就水輪機專用修復機器人導軌誤差和補償做了以下研究:首先,本文對修復機器人進行了運動學分析�；贒-H法建立了機器人的正逆運動學模型,并利用MATLAB驗證了正逆運動學模型的正確性;規(guī)劃了機器人的打磨路徑,將得到的運動參數(shù)導入修復機器人虛擬模型中,在ADAMS中模擬了水輪機打磨作業(yè)的運動學過程,為進一步的導軌誤差分析打下基礎(chǔ)。然后,分析了柔性導軌變形對機器人打磨精度的影響。研究了柔性體建模理論,建立了柔性導軌誤差模型,由于誤差模型的數(shù)值計算方法計算量大、效率低,采用ADAMS+ANSYS的剛?cè)狁詈戏抡娣椒ǚ治隽巳嵝詫к壸冃螌C器人末端位置精度的影響,并具體分析了作業(yè)工具重力和導軌的厚度對柔性導軌機器人末端誤差大小的影響。最后,對修復機器人末端位置誤差進行了補償研究。建立了機器人末端位置誤差模型,分析了機器人位姿補償方法,以攝動誤差補償算法編寫了MATLAB控制子程序,并對機器人末端軌跡跟蹤控制進行了研究,編寫了基于分解控制律的機器臂PD控制子程序,利用MATLAB+ADAMS建立水輪機修復機器人的聯(lián)合控制模型,對機器人位姿補償控制效果進行了仿真驗證。研究結(jié)果表明:導軌的柔性變形引起了水輪機修復機器人的位置誤差,并且機器人末端的作用力越大,柔性導軌引起的機器人位置誤差就越大,同時導軌的厚度也會對機器人位置誤差的大小產(chǎn)生影響。通過攝動誤差補償法優(yōu)化機器人控制程序,能夠有效的降低修復機器人的位置誤差,也能減少機器人進入穩(wěn)定工作狀態(tài)的時間。
【關(guān)鍵詞】：水輪機修復機器人 運動學 聯(lián)合仿真 誤差補償
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 論文研究背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外水輪機修復機器人設(shè)計方案11-15
• 1.2.1 無軌道式水輪機修復機器人11-12
• 1.2.2 雙導軌式水輪機修復機器人12-13
• 1.2.3 單導軌式水輪機修復機器人13-14
• 1.2.4 設(shè)計方案分析14-15
• 1.3 國內(nèi)外機器人位姿補償研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 主要研究內(nèi)容16-17
• 1.5 本章小結(jié)17-19
• 2 修復機器人運動學分析19-37
• 2.1 機器人位姿的表示19-21
• 2.1.1 機器人位置的描述19-20
• 2.1.2 機器人坐標系變換的表示20-21
• 2.2 修復機器人的D-H法建模21-24
• 2.3 修復機器人正運動學分析24-27
• 2.4 修復機器人逆運動學分析27-32
• 2.5 修復機器人打磨軌跡的規(guī)劃32-35
• 2.6 本章小結(jié)35-37
• 3 剛性導軌修復機器人系統(tǒng)研究37-53
• 3.1 ADAMS功能介紹37-40
• 3.1.1 ADAMS約束類型及主要工作模塊37-38
• 3.1.2 ADAMS虛擬樣機的仿真步驟38-40
• 3.2 剛性導軌機器人系統(tǒng)虛擬模型仿真40-45
• 3.2.1 機器人系統(tǒng)虛擬模型的設(shè)計40-41
• 3.2.2 添加機器人系統(tǒng)中的約束和驅(qū)動41-43
• 3.2.3 機器人末端作用力的施加43-45
• 3.3 機器人系統(tǒng)的運動學仿真結(jié)果分析45-47
• 3.4 打磨力和力矩對導軌所受力矩的影響分析47-49
• 3.5 不同作用力對導軌所受力矩的影響分析49-50
• 3.6 作業(yè)工具重力大小對導軌所受力矩的影響分析50-51
• 3.7 本章小結(jié)51-53
• 4 柔性導軌機器人末端位置誤差分析53-67
• 4.1 柔性體建模方法研究53-56
• 4.2 柔性導軌機器人系統(tǒng)誤差模型56-58
• 4.3 柔性導軌機器人系統(tǒng)誤差仿真模型58-60
• 4.4 柔性導軌機器人末端誤差分析60-62
• 4.5 作業(yè)工具重力大小對誤差的影響分析62-64
• 4.6 導軌厚度對誤差的影響分析64-66
• 4.7 本章小結(jié)66-67
• 5 機器人末端位置誤差補償研究67-81
• 5.1 機器人位置誤差建模67-69
• 5.2 機器人位置誤差補償69-71
• 5.3 基于分解控制律的機械臂PD控制研究71-72
• 5.4 機器人聯(lián)合控制系統(tǒng)仿真72-77
• 5.4.1 機械子系統(tǒng)的建立73-76
• 5.4.2 機器人控制系統(tǒng)的建立76-77
• 5.5 補償控制結(jié)果分析77-79
• 5.6 本章小結(jié)79-81
• 6 總結(jié)與展望81-83
• 致謝83-85
• 參考文獻85-89
• 附錄89-91
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文及取得的研究成果91

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本文編號：932777