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文檔簡介
1、柔索式多機(jī)器人吊運系統(tǒng)是并聯(lián)機(jī)器人的一個重要分支,也是一種新型的多機(jī)器人系統(tǒng),因此,柔索式多機(jī)器人吊運系統(tǒng)不但兼并了并聯(lián)機(jī)器人和多機(jī)器人系統(tǒng)的特點,而且具有質(zhì)量輕、慣性小、工作空間大和運動靈活等優(yōu)點。這些特點決定了柔索式多機(jī)器人吊運系統(tǒng)其具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和重要的研究價值,由于柔索的柔性和單向約束特性,柔索式多機(jī)器人吊運系統(tǒng)和傳統(tǒng)的剛性支撐并聯(lián)機(jī)器人具有很多不同的特點,具有很大的理論研究意義和使用價值。
首先,針對考慮機(jī)器人末
2、端和柔索連接點具更廣義性的3個平移自由度情況的柔索式多機(jī)器人吊運系統(tǒng),建立吊運系統(tǒng)的廣義運動學(xué)模型,并分別利用旋量平衡方程和拉格朗日方程兩種方法建立了吊運系統(tǒng)的動力學(xué)模型。對吊運系統(tǒng)的運動學(xué)解的問題進(jìn)行了分類討論,并針對運動學(xué)正、逆解分別給出了不同的解決辦法;緊接著,針對存在多組解的情況給出了優(yōu)化模型尋找最優(yōu)解的方法。應(yīng)用軟件UG/ADAMS/MATLAB建立了吊運系統(tǒng)的聯(lián)合控制仿真平臺,通過實例仿真(包括聯(lián)合控制仿真和數(shù)值計算仿真)驗
3、證了系統(tǒng)運動學(xué)和動力學(xué)模型,并說明了求解的方法。
然后,分別建立了機(jī)器人運動誤差模型和柔索并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運動誤差模型,通過聯(lián)立機(jī)器人運動誤差模型和柔素并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運動誤差模型得到了吊運系統(tǒng)的包含誤差源的綜合運動誤差模型;緊接著,對其誤差源靈敏度進(jìn)行了分析。通過實例計算仿真得到了各誤差源的靈敏度,即各誤差源對被吊運物運動誤差的影響程度由高到低依次為各機(jī)器人關(guān)節(jié)角、機(jī)器人連桿的原始精度、柔索的長度和被吊運物和柔索連接結(jié)點的間距。為吊運系
4、統(tǒng)的機(jī)械精度的選擇和控制方法的要求提供了理論依據(jù),以達(dá)到最大程度的提高吊運系統(tǒng)的運動精度。
隨后,針對欠約束機(jī)構(gòu)定位機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)平衡工作空間和動力學(xué)工作空間進(jìn)行研究,由于欠約束的原因,系統(tǒng)不能滿足力旋量封閉條件,故用虛擬柔索法給出了該欠約束系統(tǒng)力旋量封閉的解決方案。在靜力學(xué)平衡工作空間中,主要應(yīng)用廣義逆矩陣?yán)斫o出了柔索拉力的表達(dá)式,并結(jié)合蒙特卡洛方法給出了靜力學(xué)平衡工作空間的計算步驟;在動力學(xué)工作空間中,主要應(yīng)用矩陣Moore
5、-Penrose廣義逆理論進(jìn)行了分析,并采用結(jié)構(gòu)矩陣條件數(shù)來衡量動力學(xué)工作空間質(zhì)量的好壞,通過仿真計算得到了各影響因素對動力學(xué)工作空間的影響情況和三類吊運系統(tǒng)的動力學(xué)工作空間質(zhì)量的關(guān)系。
緊接著,針對系統(tǒng)的特性,分別給出了不同情況下的穩(wěn)定性定義,應(yīng)用克拉索夫斯基法分析了吊運系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性,并給出了吊運系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的評價方法,通過實例仿真得到了三類系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定程度以及三類系統(tǒng)的穩(wěn)定性關(guān)系。分別提出基于柔索拉力變化率及比值方
6、法和基于力位姿混合動態(tài)運動穩(wěn)定性評價兩種方法給出了吊運系統(tǒng)的動態(tài)運動穩(wěn)定性的評價方法,并在后者的基礎(chǔ)上,分別定義了吊運系統(tǒng)的穩(wěn)定工作空間和抗干擾穩(wěn)定工作空間,通過仿真計算得到了各影響因素對動力學(xué)工作空間穩(wěn)定性的影響情況和影響規(guī)律,以及動力學(xué)工作空間不同部位的穩(wěn)定性高低情況。
最后,在上述理論分析的基礎(chǔ)上,搭建了滿足實驗要求的實體實驗平臺,并利用Visual Basic軟件編寫了吊運系統(tǒng)的上位機(jī)控制界面,進(jìn)行了軌跡規(guī)劃實驗,進(jìn)一
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