收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

新型自主研磨作业机器人系统的研究

王文忠  
【摘要】:针对实现用小型装备对大型自由曲面进行精整加工的目标,利用移动操作机器人具有较好的操作灵活性和工作空间大的特点,本文对研磨大型自由曲面自主作业机器人机械结构及相关关键技术进行了研究。重点针对研磨大型自由曲面自主作业机器人的曲面重构与定位方法,5-TTRRT机器人运动学动力学建模、运动规划与运动控制、主被动结合的柔顺控制方式等进行了深入论述。 作者研制了一种5-TTRRT机器人沿大型自由曲面运行时,对待加工区域的曲面重构与定位方法。利用基于单目视觉加结构光的手段实现机器人工作空间内曲面三维重构技术,研制了曲面重构与定位的算法,该算法可以实现研磨机器人在一个待加工区域的三维曲面模型重构,还可以通过提取重构后曲面模型的数据与边界,获得待加工曲面在机器人坐标系中的位姿,为后续的运动规划提供定位基础。 通过对研磨机器人机械结构和运动特性的分析,利用D-H法建立了一体化运动学模型,并利用拉格朗日力学法建立动力学模型,并针对采用拉格朗日方法建立的5-TTRRT动力学模型,进行了动力学仿真,为后续运动规划及控制奠定了基础。 根据自由曲面的特征,分析了自由曲面的分片规划与分片研磨方法,阐述了对应的分片算法。分析了5-TTRRT研磨机器人的位姿与运动规划情况,提出了本文研制的机器人进行大型自由曲面研磨精加工的行切法和环切法轨迹规划内容。行切法路径规划使得研磨工具的每次切削运动表现为一个直线运动和一个转动的二维空间组合,环切法路径规划使得研磨工具的每次切削运动表现为一个直线运动、一个转动与一个摆动的三维空间组合。 根据机器人完整动力学模型,对本文的5-TTRRT机器人轨迹跟踪控制策略,构建了PD+前馈型补偿控制策略,应用滑模变结构设计了一个具有时变边界层的补偿控制律,并进行了仿真研究,结果表明了该控制策略的可行性,可作为后续基于位置阻抗控制的位置控制环部分。 分析了机器人力控制系统中的主动结构与被动结构,应用力/位置混合控制理论,采用阻抗控制将力控制和位置控制纳于一个框架之内,研究了固定目标阻抗情况下的基于位置的阻抗控制,并进行了仿真研究。随后从模拟人手工研磨的力控制角度,研究了调整目标阻抗参数的方法,设计了基于目标阻抗模糊自适应阻抗控制方法,并针对该方法进行了仿真研究,结果表明,该方法能够较好的实现环境参数已知情况下的力跟踪。 建立了5-TTRRT机器人的硬件实验系统,进行了研磨作业的实验研究。在研磨工具头不同姿态时,对研磨效果的影响因素进行了分析,并得出研磨姿态控制参数,实验结果证明了5-TTRRT机器人设计的可行性与合理性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 白丽平;;基于ADAMS的机器人动力学仿真分析[J];机电工程;2007年07期
2 陈明哲;;第六届国际机器理论与机构学会议论文综述(机器人部分)[J];制造业自动化;1984年03期
3 潘水苗;蒋静坪;;两机器人的分级协调变结构控制[J];控制与决策;1992年04期
4 陈胜军;面向工业机器人系统的可靠性预测方法研究[J];数学的实践与认识;2005年10期
5 张新予;匡以顺;;七自由度浮渣铲除机器人的运动学正逆解研究[J];装备制造技术;2007年01期
6 余月;王共先;;机器人经皮肾镜手术模拟演示系统的研制[J];现代泌尿外科杂志;2009年01期
7 ;中厚板焊接机器人系统(六)[J];现代焊接;2009年11期
8 ;昆山华恒机器人焊接系统应用(一)[J];现代焊接;2010年02期
9 杜祥民;张永寿;;达芬奇手术机器人系统介绍及应用进展[J];中国医学装备;2011年05期
10 周文华 ,赵雁南 ,王家钦;SERCOS总线及其在机器人系统中的应用[J];电子技术应用;2001年10期
11 白学普;;导管阀自动喷印机器人系统研究[J];国内外机电一体化技术;2001年02期
12 李浩,吴凯,陈武,黄龙杰;基于模糊控制的侦查机器人的设计[J];机电工程技术;2005年11期
13 刘相术;杨庆东;;基于VC的液下搅拌机器人控制软件的开发[J];北京机械工业学院学报;2006年01期
14 夏平;朱新坚;费燕琼;;一种新型的自重构模块机器人[J];上海交通大学学报;2006年03期
15 李廷春;李琳;张铁;;基于可靠性分析的机器人系统故障维修系统[J];现代制造工程;2006年12期
16 陈菊萍;于莲芝;史坡;李蛟;;呼吸参数监测机器人系统的气压伺服控制[J];微计算机信息;2007年26期
17 陈强;桂仲成;;无轨道式水轮机叶片坑内修复机器人[J];东方电气评论;2007年04期
18 张静;刘永均;李柏林;;机器人系统多学科协同优化设计[J];机械设计与研究;2008年05期
19 丛德宏;耿智;郝丽娜;;面向用户的智能机器人控制与调试工具研发[J];机器人技术与应用;2009年05期
20 刘兴磊;王坚;邓开连;;基于神经网络的机器人轨迹跟踪控制[J];微计算机信息;2010年23期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢松钿;苏国岚;萧胜文;林冠良;;模组化机器人系统之设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 徐琰;;分布式控制系统在排爆机器人中的应用[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
3 黄坤;曹利;曾孔庚;田心宽;耿国庆;;机器人在LF炉测温取样系统上的成功应用[A];中国计量协会冶金分会2011年会论文集[C];2011年
4 陈卫东;唐得志;王洪瑞;;基于模糊变结构的机器人自适应神经网络控制[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
5 李丽霞;赵悦;宋烽;;Da Vinci S机器人系统对手术护理工作的挑战[A];全国第十一届手术室护理学术交流暨专题讲座会议论文汇编(上)[C];2007年
6 孟正大;戴先中;;基于神经网络逆系统方法的机器人柔顺性控制[A];江苏省自动化学会七届四次理事会暨2004学术年会青年学者论坛论文集[C];2004年
7 黄壮士;;机器人手术在微创食管外科的应用现状[A];中国第九届全国食管癌学术会议论文集[C];2009年
8 陈卫东;王海涛;王洪瑞;;基于模糊观测器的不确定机器人滑模变结构控制[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
9 郭勇;;焊接机器人系统的应用[A];中西南十省区(市)焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年
10 丁敏;唐新华;梅银玺;芦凤桂;姚舜;;一种八自由度窄间隙焊接机器人系统的设计与实现[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王文忠;新型自主研磨作业机器人系统的研究[D];吉林大学;2011年
2 李彦涛;助餐机器人样机研制及控制研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 江励;双手爪式模块化仿生攀爬机器人的研究[D];华南理工大学;2012年
4 孙一兰;固体火箭发动机壳体内壁绝热层打磨机器人关键问题的研究[D];东北大学;2009年
5 宋勇;机器人群体行为数学建模与定量分析方法研究[D];山东大学;2012年
6 张昊;大壁虎运动行为研究及仿壁虎机器人研制[D];南京航空航天大学;2010年
7 王刚;仿蟹机器人步态规划及复杂地貌行走方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 周巍;煤矿井下搜救探测机器人的路径规划及轨迹跟踪控制研究[D];太原理工大学;2011年
9 丁度坤;工业机器人智能运动控制方法的分析与研究[D];华南理工大学;2010年
10 杨波;基于Hamilton的机器人双目视觉伺服控制及观测器设计[D];燕山大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 严霞;基于ZigBee无线传感网络的动物机器人系统MP3音频自嵌入方法研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 苏鹏;仿生机械系统的无源动态运动综合[D];北方工业大学;2011年
3 王川伟;煤矿救援机器人虚拟样机设计[D];西安科技大学;2012年
4 何武;室内服务机器人的导航研究[D];中国科学技术大学;2011年
5 张郑冉;6自由度机器人轨迹再生成技术研究[D];北方工业大学;2012年
6 阮鹏;基于虚拟样机技术的仿壁虎机器人步态规划及运动仿真[D];南京航空航天大学;2010年
7 孙洁;机器人毛刺修理作业的阻抗控制研究[D];山东大学;2006年
8 朱火美;气门电镦成型工序机器人运动轨迹规划及控制[D];华南理工大学;2010年
9 朱琇琪;饰品研磨机器人系统的研究[D];上海交通大学;2011年
10 孙继武;基于多智能体机器人系统的实时通迅研究[D];南京理工大学;2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 薛严;韩选定10个新概念机器人研发项目[N];科技日报;2011年
2 本报记者 李响;唐山抓住机器人机会[N];计算机世界;2011年
3 邸力 陈建旭;唐山高新区机器人产业发展迅猛[N];中国高新技术产业导报;2011年
4 记者 张培发 曹斯 通讯员 郭业敏 邹莹;“广东造”智能手术机器人有望三年内进入临床试验[N];南方日报;2011年
5 记者 桂运安;“机器人世界杯”科大摘金夺银[N];安徽日报;2011年
6 裴利云 田秋月 赵志远;高新区崛起机器人产业[N];唐山劳动日报;2011年
7 邸力 陈建旭;抢占战略性新兴产业的前沿阵地[N];唐山劳动日报;2011年
8 记者 姜靖;我极地科考低空飞行机器人系统研制获突破[N];科技日报;2010年
9 柳莺;ODIM首次售出锚作机器人系统[N];中国船舶报;2008年
10 程刚;机器人“瑞德先生”问世[N];科技日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978