發(fā)布時間：2021-04-28 21:40

　　隨著傳統(tǒng)的剛性機械臂在社會的廣泛應(yīng)用,工廠對于機械臂的各項要求也逐漸提高,其中包括人機環(huán)境的交互性,機械臂裝置安全性及靈敏性等。柔性機械臂應(yīng)運而生,它本身獨特的復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性及多樣的控制方法使得越來越多的學(xué)者投入研究。但是,對于柔性機械臂的運動控制方式,目前大多都是開環(huán)控制系統(tǒng),效果并不令人滿意。所以,開展柔性機械臂的形狀監(jiān)測,完成其運動姿態(tài)信息的實時反饋,對于柔性機器人的進一步發(fā)展具有深遠的意義。本文基于光纖光柵（FBG）應(yīng)變檢測技術(shù),提出了一種新型的圓錐形柔性機械臂形狀重構(gòu)技術(shù),可以實時的感知并反饋柔性機械臂的運動位置,形狀變化等參數(shù),為柔性機械臂的閉環(huán)控制提供理論基礎(chǔ),使其可以得到更加精準的控制,適應(yīng)更加復(fù)雜的環(huán)境。本文的主要研究內(nèi)容如下:（1）通過傳感器進行應(yīng)變測量時,測量應(yīng)變和實際應(yīng)變會產(chǎn)生偏差。這是因為應(yīng)變在傳遞過程中會產(chǎn)生損耗,本文提出一種基體-涂覆層-光纖的三層應(yīng)變傳遞結(jié)構(gòu)模型,推導(dǎo)了光纖與柔性體之間的應(yīng)變傳遞理論公式并加以驗證。（2）逐一分析了影響應(yīng)變傳遞的因素,總結(jié)出了實際應(yīng)用時具體的光纖封裝工藝及其參數(shù),同時通過ANSYS建立三維模型并對其進行仿真分析,驗證了傳遞... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 柔性機械臂的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 光纖布拉格光柵傳感技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 光纖布拉格光柵應(yīng)變傳遞機理的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
        1.5.1 本文主要研究內(nèi)容
        1.5.2 本文結(jié)構(gòu)安排
第2章 光纖布拉格光柵應(yīng)變傳遞機理研究
    2.1 光纖光柵傳感的基本原理
    2.2 光纖布拉格光柵應(yīng)變傳遞的結(jié)構(gòu)模型和理論基礎(chǔ)
    2.3 應(yīng)變傳遞各影響因素分析
    2.4 小結(jié)
第3章 FBG應(yīng)變傳遞有限元仿真分析
    3.1 有限元仿真結(jié)構(gòu)建模
        3.1.1 三維模型的建立
        3.1.2 網(wǎng)格劃分
        3.1.3 邊界條件
        3.1.4 載荷加載
    3.2 有限元分析對傳遞理論的對比驗證
    3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對平均應(yīng)變傳遞率影響的仿真分析與理論對比
        3.3.1 粘貼長度仿真分析及理論對比
        3.3.2 粘貼寬度仿真分析及理論對比
        3.3.3 粘貼劑剪切模量仿真分析及理論對比
    3.4 小結(jié)
第4章 基于光纖光柵的圓錐形柔體形狀重構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
    4.1 柔性體運動學(xué)建模及形狀重構(gòu)
        4.1.1 分段常曲率理論模型
        4.1.2 單節(jié)模型建立
        4.1.3 圓錐柔體多段連接組合模型
        4.1.4 柔性體形狀重構(gòu)節(jié)點插值
    4.2 柔性體形變感知網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
        4.2.1 擴大光纖光柵檢測范圍的方法
        4.2.2 螺旋式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)布局
    4.3 有限元仿真驗證
    4.4 小結(jié)
第5章 柔性體形狀重構(gòu)實驗及誤差分析
    5.1 實驗平臺搭建
        5.1.1 光纖光柵解調(diào)儀參數(shù)
        5.1.2 光纖光柵傳感器選擇與實驗平臺搭建
    5.2 形變實驗與應(yīng)變傳遞修正
    5.3 柔性體形狀重構(gòu)及誤差分析
        5.3.1 實驗結(jié)果分析
        5.3.2 誤差分析
    5.4 小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
學(xué)位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3166220