室外高空幕墻輔助安裝機(jī)器人系統(tǒng)的研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快,越來(lái)越多的高層建筑拔地而起。建筑幕墻作為建筑物的主導(dǎo)性外圍裝飾品,越來(lái)越受到人們青睞,大量的室外高空幕墻的安裝工程為我國(guó)建筑裝飾業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。由于我國(guó)建筑業(yè)的整體機(jī)械化水平低,目前我國(guó)高空幕墻的安裝大多仍舊依賴人工,不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大,而且危險(xiǎn)性極高,極易出現(xiàn)高墜傷亡等各類安全事故。本課題來(lái)源于國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2012BAF07B00),針對(duì)上述問(wèn)題,開展室外高空幕

2、墻安裝的智能化施工裝備的相關(guān)技術(shù)研究,旨在研發(fā)出適用于高層建筑幕墻安裝的自動(dòng)化施工設(shè)備。
　　通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外建筑幕墻安裝施工現(xiàn)狀的分析,以及深入工程實(shí)地的調(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)。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合高空幕墻的大尺寸、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)。再?gòu)奈覈?guó)建筑業(yè)施工水平和自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā),概括出了一種適合于自動(dòng)化安裝的室外高空幕墻安裝的施工工藝

3、方案,并擬定出一套現(xiàn)實(shí)可行的室外高空幕墻輔助安裝系統(tǒng)。該系統(tǒng)安裝于專用的高空懸掛作業(yè)平臺(tái)上。為使系統(tǒng)的適用于狹長(zhǎng)空間工作在簡(jiǎn)化關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)形式的基礎(chǔ)上,構(gòu)建出主體結(jié)構(gòu)為六自由度串聯(lián)式機(jī)械手的機(jī)器人,它能夠最大限度模擬人工安裝過(guò)程,靈活性高,可以提高工人對(duì)于安裝過(guò)程的可觀測(cè)性和可控性。
　　在系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,運(yùn)用機(jī)構(gòu)的影響系數(shù)法,建立機(jī)構(gòu)的一階影響系數(shù)矩陣(Jacobian矩陣)和二階影響系數(shù)矩陣(Hessian矩陣)。為了驗(yàn)證機(jī)

4、械結(jié)構(gòu)的合理性,構(gòu)建完整的機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型;分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,為機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)理論,推導(dǎo)機(jī)械手的末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解,并建立機(jī)械手位姿參數(shù)與參考方位的余弦矩陣之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式,構(gòu)建機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型,進(jìn)而驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的可靠性。
　　論文最后對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究探討,提出一種基于阻抗控制的人機(jī)協(xié)作安裝策略,該方法能充分模擬人工安裝,使機(jī)器人系統(tǒng)的負(fù)載力、人工操作力能與環(huán)境接觸力有利