本文關(guān)鍵詞：萬向節(jié)式連續(xù)型飛機油箱檢查機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與操控方法研究　出處：《中國民航大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：針對機務(wù)人員檢修飛機油箱時作業(yè)困難和工作強度大的問題,研究了一種連續(xù)型機器人,輔助機務(wù)人員進(jìn)入油箱進(jìn)行檢查,提高檢修效率。連續(xù)型機器人能夠動態(tài)適應(yīng)具有結(jié)構(gòu)約束和空間復(fù)雜的環(huán)境,而且可攜帶檢查裝置在復(fù)雜環(huán)境內(nèi)完成相關(guān)作業(yè)。為提升連續(xù)型機器人的負(fù)載能力和機器人的操作實用性,本文主要進(jìn)行了連續(xù)型機器人結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計,和基于操縱桿的控制方法研究。首先,根據(jù)蛇類脊椎骨結(jié)構(gòu)特征和運動機理設(shè)計了連續(xù)型結(jié)構(gòu)。該連續(xù)型結(jié)構(gòu)采用球籠式萬向節(jié)和圓柱螺旋彈簧作為關(guān)節(jié)段主體,采用線驅(qū)動作為驅(qū)動控制方式。連續(xù)型結(jié)構(gòu)基于球籠式萬向節(jié)等速運動特性和圓柱螺旋彈簧自恢復(fù)特性進(jìn)行彎曲、旋轉(zhuǎn)運動。其次,基于球籠式萬向節(jié)等速運動特性,利用圓柱螺旋彈簧單位載荷法對連續(xù)型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了運動學(xué)分析,以降低本體變曲率彎曲特性的影響,獲得末端位置、關(guān)節(jié)變量以及驅(qū)動鋼絲繩長度之間的映射關(guān)系。通過對彈簧段折線模型的幾何模型分析推導(dǎo)出驅(qū)動鋼絲繩繩長變化量的數(shù)學(xué)表達(dá)式,為控制連續(xù)型結(jié)構(gòu)運動奠定基礎(chǔ)。再次,通過多關(guān)節(jié)段間坐標(biāo)系齊次變換矩陣的轉(zhuǎn)換獲得機械臂各點的笛卡爾空間坐標(biāo),并基于各關(guān)節(jié)段末端位置跟隨其上一關(guān)節(jié)末端位置的思想,實時將操縱桿的控制輸入進(jìn)行插值計算,獲得末端關(guān)節(jié)運動軌跡,使連續(xù)型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)基于操縱桿的關(guān)節(jié)連續(xù)控制。最后,設(shè)計了以球籠式萬向節(jié)和圓柱螺旋彈簧作為關(guān)節(jié)段主體的連續(xù)型飛機油箱檢查機器人硬件控制系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng),搭建了機器人樣機。樣機實驗表明設(shè)計的連續(xù)型機器人具有較強負(fù)載能力,驗證了機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、運動學(xué)模型的正確性,及操控方法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1325093