本文關(guān)鍵詞：高空智能幕墻安裝機(jī)器人人機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),隨著建筑施工技術(shù)的不斷提升和人們對(duì)審美要求的不斷提高,大型建筑幕墻開(kāi)始逐步在大型建筑尤其是地方標(biāo)志性建筑物中占據(jù)了主導(dǎo)地位,越來(lái)越受到人們的青睞,大量的幕墻安裝工程為我國(guó)建筑業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。由于我國(guó)建筑業(yè)的整體智能化施工水平較低,高空幕墻的安裝大多依賴(lài)人工,不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工效率低,而且危險(xiǎn)性高,易出現(xiàn)高空墜落傷亡等各類(lèi)安全事故。在國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2012BAF07B00)支持下,針對(duì)上述問(wèn)題,在原有智能化幕墻安裝機(jī)器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,引入基于阻抗控制的人機(jī)協(xié)同技術(shù),開(kāi)發(fā)適合高空幕墻安裝作業(yè)的機(jī)器人控制系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外建筑幕墻安裝施工現(xiàn)狀的研究,以及深入工程實(shí)地調(diào)研,得到了室外高空作業(yè)相對(duì)于一般建筑施工的特點(diǎn)。結(jié)合高空幕墻板材的大尺寸、大重量等要素,總結(jié)限制我國(guó)高層建筑幕墻實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化安裝的技術(shù)難點(diǎn),并從中提煉出本課題研究的要點(diǎn)。結(jié)合本課題組其他同學(xué)研發(fā)并制作出來(lái)的六自由度高空幕墻安裝機(jī)器人,對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,求出了其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解,應(yīng)用蒙特卡洛方法分析了機(jī)器人的工作空間,并對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了軌跡規(guī)劃。論文著重對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和探討,使用了一種基于阻抗控制的人機(jī)協(xié)同安裝策略。利用兩個(gè)六維力傳感器分別采集操作力和幕墻與環(huán)境的接觸力,使機(jī)器人系統(tǒng)的負(fù)載力、人工操作力能與環(huán)境接觸力有機(jī)地匹配起來(lái),提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。為了克服扶手和末端執(zhí)行器自重對(duì)傳感器的影響,還研究了力傳感器姿態(tài)變化時(shí)的重力補(bǔ)償算法,推導(dǎo)出了作用在傳感器上的任意力變換到固定坐標(biāo)系的公式。論文最后在高空智能幕墻安裝機(jī)器人上對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),主要包括人機(jī)協(xié)同控制時(shí)的隨動(dòng)性實(shí)驗(yàn)及仿真和工地環(huán)境下的抗干擾性實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了將阻抗控制用于幕墻人機(jī)協(xié)作安裝的可行性與應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：建筑機(jī)器人 人機(jī)協(xié)同 隨動(dòng)性 阻抗控制
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-20
• 1.1 課題的研究背景8-11
• 1.2 課題的來(lái)源、目的及意義11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.3.1 機(jī)器人化建筑施工裝備發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 人機(jī)協(xié)同機(jī)器人系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.3 人機(jī)協(xié)同控制方法的介紹與選擇17-19
• 1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 第二章 高空智能幕墻安裝機(jī)器人系統(tǒng)組成20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 現(xiàn)有的幕墻安裝工藝分析20-26
• 2.2.1 幕墻的分類(lèi)、安裝形式及施工特點(diǎn)20-25
• 2.2.2 現(xiàn)有幕墻安裝工藝分析25-26
• 2.2.3 機(jī)器人化安裝的主要難點(diǎn)26
• 2.3 幕墻安裝機(jī)器人系統(tǒng)組成26-29
• 2.3.1 幕墻安裝機(jī)器人27-28
• 2.3.2 幕墻安裝機(jī)器人高空作業(yè)平臺(tái)28
• 2.3.3 幕墻安裝機(jī)器人幕墻輸送系統(tǒng)28-29
• 2.4 機(jī)器人化幕墻安裝工藝規(guī)劃29-31
• 2.5 小結(jié)31-32
• 第三章 智能幕墻安裝機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析32-52
• 3.1 引言32
• 3.2 幕墻安裝機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析32-42
• 3.2.1 幕墻安裝機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程32-37
• 3.2.2 幕墻安裝機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解37-42
• 3.3 幕墻安裝機(jī)器人工作空間分析42-44
• 3.3.1 工作空間的確定方法42-43
• 3.3.2 機(jī)器人工作空間的求解43-44
• 3.4 幕墻安裝機(jī)器人軌跡規(guī)劃44-51
• 3.4.1 機(jī)器人軌跡規(guī)劃數(shù)學(xué)基礎(chǔ)44-49
• 3.4.2 人機(jī)協(xié)同思想下具有隨動(dòng)性能的軌跡規(guī)劃49-51
• 3.5 小結(jié)51-52
• 第四章 幕墻安裝機(jī)器人人機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)研究52-66
• 4.1 引言52
• 4.2 阻抗控制策略的實(shí)現(xiàn)52-54
• 4.3 幕墻安裝機(jī)器人阻抗控制算法54-61
• 4.3.1 幕墻安裝機(jī)器人末端的等效模型54-55
• 4.3.2 阻抗控制器的設(shè)計(jì)55-58
• 4.3.3 幕墻安裝機(jī)器人阻抗控制程序編寫(xiě)58-61
• 4.4 力傳感系統(tǒng)的使用與標(biāo)定61-65
• 4.4.1 力傳感器的布置61-62
• 4.4.2 作用在力傳感器上任意力的求解62-63
• 4.4.3 姿態(tài)改變時(shí)力傳感器的重力補(bǔ)償63-65
• 4.5 小結(jié)65-66
• 第五章 幕墻安裝機(jī)器人控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)66-78
• 5.1 引言66
• 5.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)66-73
• 5.2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)硬件67-71
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件71
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置71-73
• 5.3 幕墻安裝機(jī)器人實(shí)驗(yàn)73-75
• 5.4 控制系統(tǒng)仿真75-77
• 5.5 小結(jié)77-78
• 第六章 結(jié)論與展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-82
• 攻讀學(xué)位期間取得的相關(guān)科研成果82-84
• 致謝84

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