核聚變能作為一種原料來源豐富、反應(yīng)后清潔無污染的新能源,被普遍認(rèn)為是解決當(dāng)今能源危機的重要出路。為推進核聚變反應(yīng)堆工程技術(shù)的商業(yè)化,世界多國聯(lián)合開展了國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆計劃（ITER）。隨著計劃的實施,針對磁約束核聚變反應(yīng)堆（托卡馬克）的維護機器人逐漸成為研究熱點。本文對具有廣泛適應(yīng)性,能在托卡馬克中進行檢測、除塵、抓取、零部件拆卸與安裝作業(yè)的維護機械臂展開研究,主要內(nèi)容如下:首先對維護機械臂進行運動學(xué)分析。維護機械臂由雙操作臂和大尺度機械臂組成,根據(jù)任務(wù)需求分析了二者結(jié)構(gòu)的合理性。對雙操作臂利用D-H參數(shù)法進行運動學(xué)建模并求解正運動學(xué),利用反變換法求取逆運動學(xué)解析解,通過微分變換法推導(dǎo)雙操作臂的雅克比矩陣。對大尺度機械臂進行正運動學(xué)分析。之后通過蒙特卡洛法求取雙操作臂工作空間以及大尺度機械臂在環(huán)境限制條件下的實際工作空間,證明二者均符合指標(biāo)要求。其次對于雙臂協(xié)調(diào)作業(yè)問題,研究了松協(xié)調(diào)和緊協(xié)調(diào)作業(yè)下雙操作臂的約束關(guān)系,推導(dǎo)了位姿約束和速度約束。建立了笛卡爾空間下雙操作臂協(xié)調(diào)運動的軌跡規(guī)劃算法,利用多項式插值保證了關(guān)節(jié)位速度和加速度的平滑。編寫Matlab程序通過雙臂協(xié)調(diào)搬運任務(wù)仿真... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

托卡馬克裝置

目前國際主流是采用磁約束（托卡馬克）方式[3]，ITER 即通過超導(dǎo)托卡馬克產(chǎn)生大規(guī)模的核聚變反應(yīng)。托卡馬克裝置結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示，其中央是環(huán)形真空室，通過給真空室外部線圈通電產(chǎn)生磁場進而將等離子體約束在環(huán)形腔內(nèi)，同時將等離子體加熱至高溫以達到核聚變的目的，如圖 1-2 所示。

通過了實驗驗證，對后來包層遠(yuǎn)程操控裝置的設(shè)計產(chǎn)生了重要影響。為達到較高的定位精度，該平臺將環(huán)形軌道與移動操作臂相結(jié)合，軌道定位精度可達 0度，機械臂操作精度可達 0.5mm。圖 1-3 所示為實驗平臺及對應(yīng)的虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中可進行仿真測試。圖 1-4 所示為該設(shè)備包層更換任務(wù)的離線仿真測試，仿真系統(tǒng)實時反饋末端工具與包層的距離，為操作者提供參考。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Leap Motion虛擬手構(gòu)建方法及其在航天訓(xùn)練中的應(yīng)用[J]. 胡弘,晁建剛,林萬洪,楊進,熊穎.  載人航天. 2015(03)
[2]基于虛擬現(xiàn)實的交互式上肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)研究[J]. 雷毅,喻洪流,王露露,王振平.  生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)進展. 2015(01)
[3]ITER部件轉(zhuǎn)運車3自由度并聯(lián)平臺設(shè)計與有限元分析[J]. 郝志偉,董玉革,董必成,孫玉香,汪步云,高理富.  機械設(shè)計. 2015(02)
[4]上肢康復(fù)機器人訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 常國權(quán),馮慧玲,郭曉波.  自動化與儀表. 2015(02)
[5]一種工業(yè)機器人切削加工的系統(tǒng)集成與仿真方法[J]. 劉祥,陳友東,王田苗.  機器人技術(shù)與應(yīng)用. 2014(06)
[6]面向托卡馬克第一壁檢測的機械臂實時運動控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 屈云飛,陳衛(wèi)東.  化工自動化及儀表. 2014(12)
[7]面向托卡馬克第一壁檢測的超冗余機械臂運動學(xué)分析[J]. 屈云飛,陳衛(wèi)東,曹其新.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2014(07)
[8]基于蒙特卡羅方法的雙臂機器人工作空間分析[J]. 周律,周昱明,汪亮,朱金龍.  機械傳動. 2014(06)
[9]托卡馬克真空室內(nèi)窺機器人的運動學(xué)仿真[J]. 楊洋,宋云濤,彭學(xué)兵,喬鵬程.  機械設(shè)計與制造. 2013(01)
[10]核電站機器人研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 徐文福,毛志剛.  機器人. 2011(06)

碩士論文
[1]雙工業(yè)機器人協(xié)調(diào)技術(shù)的研究[D]. 于廣東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]CFETR遙操作轉(zhuǎn)運車的設(shè)計及其部件的分析優(yōu)化[D]. 程漢龍.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[3]基于Unity3D的跨平臺虛擬駕駛視景仿真研究[D]. 曾林森.中南大學(xué) 2013
[4]面向托卡馬克腔第一壁維護的遙操作機械臂機構(gòu)設(shè)計及分析[D]. 何強.上海交通大學(xué) 2013
[5]基于虛擬現(xiàn)實的機械臂遙操作系統(tǒng)研究[D]. 周赟.華中科技大學(xué) 2007



本文編號：3109835