核聚變項目是人類使用清潔能源發(fā)電的一項重大科學(xué)研究項目。國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆（International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER）是目前世界上最大的核聚變項目,現(xiàn)正處于建造過程中,其核心設(shè)備托卡馬克（Tokamak）腔第一壁的監(jiān)測和維護是通過遠程操作來實現(xiàn)的。鑒于世界各國針對不同規(guī)模的核聚變項目Tokamak腔具有規(guī)模不一、結(jié)構(gòu)類似的特點,本文將所有Tokamak腔空間結(jié)構(gòu)歸結(jié)為一類問題對其進行關(guān)鍵技術(shù)研究。核聚變Tokamak類設(shè)施具有小入口通道、大回轉(zhuǎn)半徑和復(fù)雜D型截面等共性特點,因此,本文從面向該類設(shè)施維護的機械臂結(jié)構(gòu)綜合（又叫構(gòu)型綜合）和入腔運動規(guī)劃兩個角度對其進行參數(shù)化研究,并以目前國際上最大的ITER項目為依據(jù),構(gòu)建1:10 Tokamak模型并展開相應(yīng)的理論研究和樣機實驗,為后續(xù)全比例ITER項目Tokamak維護機械臂研制提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。本文圍繞Tokamak遠程維護機械臂構(gòu)型綜合、結(jié)構(gòu)設(shè)計與Tokamak維護空間幾何約束條件等問題,在對機構(gòu)構(gòu)型綜合發(fā)展趨勢進行分析、研究的基礎(chǔ)上,對面向Tokamak維護... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：152 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 核類維護機器人
        1.2.2 機器人構(gòu)型綜合理論及方法
    1.3 問題提出
    1.4 研究內(nèi)容
第2章 Tokamak類維護機械臂構(gòu)型綜合
    2.1 引言
    2.2 基于方位特征集的構(gòu)型綜合方法
        2.2.1 機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)三要素
        2.2.2 串聯(lián)機構(gòu)方位特征方程
        2.2.3 基于方位特征集的構(gòu)型綜合方法
    2.3 面向任務(wù)的超冗余機械臂構(gòu)型綜合方法
        2.3.1 Tokamak類設(shè)施任務(wù)需求
        2.3.2 基于構(gòu)型演變和方位特征集的超冗余機械臂構(gòu)型綜合方法
    2.4 Tokamak類維護機械臂構(gòu)型綜合
        2.4.1 運載機器人自由度判定方程
        2.4.2 運載機器人機構(gòu)構(gòu)型綜合
        2.4.3 遙操作機器人機構(gòu)構(gòu)型綜合
    2.5 本章小結(jié)
第3章 面向托卡馬克空間約束的機械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計方法
    3.1 引言
    3.2 Tokamak類超冗余機械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計流程
        3.2.1 面向Tokamak類任務(wù)的機械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計流程
        3.2.2 Tokamak類空間約束下關(guān)節(jié)避碰參數(shù)判定方程
        3.2.3 1:10Tokamak超冗余機械臂結(jié)構(gòu)參數(shù)確定
    3.3 基于維護口約束的模塊化關(guān)節(jié)綜合設(shè)計方法
        3.3.1 運載機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.3.2 關(guān)節(jié)承載和扭轉(zhuǎn)試驗
    3.4 關(guān)節(jié)間薄壁連桿屈曲安全分析
        3.4.1 矩形薄壁梁約束機理
        3.4.2 彈性約束懸臂矩形板計算模型
        3.4.3 矩形薄壁梁有限元分析
    3.5 運載機器人出車運動分析
        3.5.1 穿過小入口運動分析
        3.5.2 穿過小入口試驗
    3.6 本章小結(jié)
第4章 Tokamak類維護機械臂入腔運動規(guī)劃
    4.1 引言
    4.2 冗余機械臂運動學(xué)建模
        4.2.1 運載機器人關(guān)鍵尺寸
        4.2.2 遠程維護機械臂正運動學(xué)
        4.2.3 遠程維護機械臂逆運動學(xué)
    4.3 冗余機械臂入腔運動避碰研究
        4.3.1 基于腔內(nèi)固定軌跡MR運行避碰判定
        4.3.2 基于腔內(nèi)任意運行軌跡避碰判定
        4.3.3 基于腔內(nèi)設(shè)定軌跡NR運行避碰判定
    4.4 1:10Tokamak運載機器人入腔運動規(guī)劃
        4.4.1 運載機器人出車準備(狀態(tài)0 到狀態(tài)1)
        4.4.2 運載機器人出車規(guī)劃(狀態(tài)1 到狀態(tài)3)
        4.4.3 運載機器人關(guān)節(jié)6 進腔規(guī)劃(狀態(tài)3 到狀態(tài)5)
        4.4.4 運載機器人關(guān)節(jié)進腔規(guī)劃(狀態(tài)5 到狀態(tài)10)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 Tokamak維護機械臂實驗驗證
    5.1 實驗平臺介紹
    5.2 1:10Tokamak維護機械臂末端重復(fù)定位精度
    5.3 超冗余機械臂腔內(nèi)擰螺釘實驗
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
參考文獻
附錄A 運載機器人(LCT-Robot)入腔運動關(guān)節(jié)狀態(tài)
    A.1 運載機器人出車準備(狀態(tài)0到狀態(tài)1)
    A.2 運載機器人出車(狀態(tài)1到狀態(tài)3)
    A.3 運載機器人關(guān)節(jié)6進腔(狀態(tài)3到狀態(tài)5)
    A.4 運載機器人關(guān)節(jié)5進腔(狀態(tài)5到狀態(tài)6)
    A.5 運載機器人關(guān)節(jié)4進腔(狀態(tài)6到狀態(tài)7)
    A.6 運載機器人關(guān)節(jié)3進腔(狀態(tài)7到狀態(tài)8)
    A.7 運載機器人關(guān)節(jié)2進腔(狀態(tài)8到狀態(tài)9)
    A.8 運載機器人關(guān)節(jié)1進腔(狀態(tài)9到狀態(tài)10)
    A.9 運載機器人進腔狀態(tài)匯總(狀態(tài)0 到狀態(tài)10)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果
攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3385681