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

【摘要】：進入21世紀以來,隨著建筑施工技術的不斷提升和人們對審美要求的不斷提高,大型建筑幕墻開始逐步在大型建筑尤其是地方標志性建筑物中占據(jù)了主導地位,越來越受到人們的青睞,大量的幕墻安裝工程為我國建筑業(yè)帶來了新的發(fā)展契機。由于我國建筑業(yè)的整體智能化施工水平較低,高空幕墻的安裝大多依賴人工,不僅勞動強度大、施工效率低,而且危險性高,易出現(xiàn)高空墜落傷亡等各類安全事故。在國家“十二五”科技支撐計劃項目(項目編號:2012BAF07B00)支持下,針對上述問題,在原有智能化幕墻安裝機器人系統(tǒng)的基礎上,引入基于阻抗控制的人機協(xié)同技術,開發(fā)適合高空幕墻安裝作業(yè)的機器人控制系統(tǒng)。通過對國內外建筑幕墻安裝施工現(xiàn)狀的研究,以及深入工程實地調研,得到了室外高空作業(yè)相對于一般建筑施工的特點。結合高空幕墻板材的大尺寸、大重量等要素,總結限制我國高層建筑幕墻實現(xiàn)自動化安裝的技術難點,并從中提煉出本課題研究的要點。結合本課題組其他同學研發(fā)并制作出來的六自由度高空幕墻安裝機器人,對其進行運動學分析,建立運動學方程,求出了其運動學正解和逆解,應用蒙特卡洛方法分析了機器人的工作空間,并對機器人進行了軌跡規(guī)劃。論文著重對控制系統(tǒng)進行了研究和探討,使用了一種基于阻抗控制的人機協(xié)同安裝策略。利用兩個六維力傳感器分別采集操作力和幕墻與環(huán)境的接觸力,使機器人系統(tǒng)的負載力、人工操作力能與環(huán)境接觸力有機地匹配起來,提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。為了克服扶手和末端執(zhí)行器自重對傳感器的影響,還研究了力傳感器姿態(tài)變化時的重力補償算法,推導出了作用在傳感器上的任意力變換到固定坐標系的公式。論文最后在高空智能幕墻安裝機器人上對控制系統(tǒng)進行實驗,主要包括人機協(xié)同控制時的隨動性實驗及仿真和工地環(huán)境下的抗干擾性實驗,驗證了將阻抗控制用于幕墻人機協(xié)作安裝的可行性與應用價值。
【關鍵詞】：建筑機器人 人機協(xié)同 隨動性 阻抗控制
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 課題的來源、目的及意義11
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.3.1 機器人化建筑施工裝備發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 人機協(xié)同機器人系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.3 人機協(xié)同控制方法的介紹與選擇17-19
• 1.4 課題主要研究內容19-20
• 第二章 高空智能幕墻安裝機器人系統(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、安裝形式及施工特點20-25
• 2.2.2 現(xiàn)有幕墻安裝工藝分析25-26
• 2.2.3 機器人化安裝的主要難點26
• 2.3 幕墻安裝機器人系統(tǒng)組成26-29
• 2.3.1 幕墻安裝機器人27-28
• 2.3.2 幕墻安裝機器人高空作業(yè)平臺28
• 2.3.3 幕墻安裝機器人幕墻輸送系統(tǒng)28-29
• 2.4 機器人化幕墻安裝工藝規(guī)劃29-31
• 2.5 小結31-32
• 第三章 智能幕墻安裝機器人運動學分析32-52
• 3.1 引言32
• 3.2 幕墻安裝機器人運動學分析32-42
• 3.2.1 幕墻安裝機器人運動學方程32-37
• 3.2.2 幕墻安裝機器人運動學逆解37-42
• 3.3 幕墻安裝機器人工作空間分析42-44
• 3.3.1 工作空間的確定方法42-43
• 3.3.2 機器人工作空間的求解43-44
• 3.4 幕墻安裝機器人軌跡規(guī)劃44-51
• 3.4.1 機器人軌跡規(guī)劃數(shù)學基礎44-49
• 3.4.2 人機協(xié)同思想下具有隨動性能的軌跡規(guī)劃49-51
• 3.5 小結51-52
• 第四章 幕墻安裝機器人人機協(xié)同控制系統(tǒng)研究52-66
• 4.1 引言52
• 4.2 阻抗控制策略的實現(xiàn)52-54
• 4.3 幕墻安裝機器人阻抗控制算法54-61
• 4.3.1 幕墻安裝機器人末端的等效模型54-55
• 4.3.2 阻抗控制器的設計55-58
• 4.3.3 幕墻安裝機器人阻抗控制程序編寫58-61
• 4.4 力傳感系統(tǒng)的使用與標定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)改變時力傳感器的重力補償63-65
• 4.5 小結65-66
• 第五章 幕墻安裝機器人控制系統(tǒng)實驗66-78
• 5.1 引言66
• 5.2 實驗系統(tǒng)66-73
• 5.2.1 試驗系統(tǒng)硬件67-71
• 5.2.2 實驗系統(tǒng)軟件71
• 5.2.3 實驗系統(tǒng)關鍵參數(shù)的設置71-73
• 5.3 幕墻安裝機器人實驗73-75
• 5.4 控制系統(tǒng)仿真75-77
• 5.5 小結77-78
• 第六章 結論與展望78-80
• 參考文獻80-82
• 攻讀學位期間取得的相關科研成果82-84
• 致謝84

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1 段齊駿;機器人工作空間配置的可靠性規(guī)劃[J];機械科學與技術;2004年02期

2 鐘勇,朱建新;一種新的機器人工作空間求解方法[J];機床與液壓;2004年04期

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4 曹毅,王樹新,李群智;基于隨機概率的機器人工作空間及其面積求解[J];制造業(yè)自動化;2005年02期

5 胡磊;劉文勇;王豫;欒勝;;骨科機器人空間設計方法研究[J];機器人;2006年04期

6 石磊;;松協(xié)調下雙臂機器人的協(xié)作工作空間計算[J];微計算機信息;2007年24期

7 許衛(wèi)斌;平雪良;應再恩;杜永忠;李正洋;;6R型串聯(lián)機器人工作空間快速求解方法[J];機械設計;2013年06期

8 王興海,周迢;機器人工作空間的數(shù)值計算[J];機器人;1988年01期

9 郭明,周國斌;多關節(jié)機器人工作空間的分析與評價方法[J];機器人;1988年04期

10 陳國欣,李誠琚;計算機繪圖在機器人工作空間分析中的應用[J];機器人;1988年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 范守文;徐禮鉅;;機器人工作空間分析的解析法[A];第十四屆全國機構學學術研討會暨第二屆海峽兩岸機構學學術交流會論文集[C];2004年

2 殷子強;張廣軍;袁新;趙慧慧;吳林;;人機交互式機器人弧焊再制造系統(tǒng)設計[A];第十六次全國焊接學術會議論文摘要集[C];2011年

3 范波濤;閆成新;;噴漿機器人靈巧度分析[A];面向21世紀的科技進步與社會經(jīng)濟發(fā)展（下冊）[C];1999年

4 海丹;劉玉鵬;鄭志強;;四輪全向機器人的設計與控制方法[A];2005中國機器人大賽論文集[C];2005年

5 高理富;宋寧;;Puma控制器改造中的控制算法探究[A];2003年中國智能自動化會議論文集（上冊）[C];2003年

6 徐曉;翟敬梅;謝存禧;;機器人柔性裝配單元的設計[A];第十屆粵港機電工程技術與應用研討會暨梁天培教授紀念會文集[C];2008年

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1 蔣峻;具有力感知的腹腔鏡微創(chuàng)手術從動機器人的研究[D];上海交通大學;2014年

2 管小清;冗余度涂膠機器人關鍵技術研究[D];北京理工大學;2015年

3 杜海艷;MRI環(huán)境下乳腺介入機器人穿刺路徑規(guī)劃研究[D];哈爾濱理工大學;2015年

4 韓金華;護士助手機器人總體方案及其關鍵技術研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

5 趙揚;機器人磨削葉片關鍵技術研究[D];吉林大學;2009年

6 李正義;機器人與環(huán)境間力/位置控制技術研究與應用[D];華中科技大學;2011年

7 楊東勇;多機器人協(xié)作的學習與進化方法[D];浙江大學;2005年

8 劉淑華;復雜動態(tài)環(huán)境下多機器人的運動協(xié)調研究[D];吉林大學;2005年

9 郝宗波;家庭移動服務機器人的若干關鍵技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

10 李相鵬;連通性約束的多機器人集合及導航[D];中國科學技術大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭為湊;輕工包裝機器人專用運動控制系統(tǒng)研究[D];江南大學;2015年

2 齊龍;基于視覺的6自由度機器人焊接控制研究[D];燕山大學;2015年

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7 翟美新;基于李群李代數(shù)的機器人運動特性分析與研究[D];南京理工大學;2015年

8 BUI HUU TOAN;智能服務機器人控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D];南京理工大學;2015年

9 高君濤;工業(yè)碼垛機器人的軌跡優(yōu)化及結構拓撲優(yōu)化設計[D];西安建筑科技大學;2015年

10 姜柏森;一種變幾何桁架機器人運動學建模及軌跡規(guī)劃算法[D];上海交通大學;2015年

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

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本文編號：453878