折疊便攜式切割機械手的運動特性及辨識補償仿真研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在航母、潛艇及各類艦船等大型船體結構的制造過程中,必須切割大量帶有變角度上、下坡口的各類孔,由于船體曲面的特殊性,切割設備有必要實時進行轉(zhuǎn)移以適應不同位置的孔型切割需求。因此,研制出高效率、高精度地實現(xiàn)空間復雜曲面上變角度坡口孔型加工的便攜式切割機械手,對于提高艦船制造技術,提高艦船性能,縮短我國與世界先進艦船制造技術之間的差距有十分重要的意義。
  本文提出了一種用于高效率加工船體曲面孔型的折疊便攜式切割機械手,同時為使其滿足高

2、精度加工要求,基于旋量理論對其運動特性、辨識和補償?shù)汝P鍵問題進行了分析。主要內(nèi)容如下:
  針對便攜和高效率切割復雜曲面各類孔的要求,確定了切割機械手的自由度及各關節(jié)的傳動方式,提出了折疊便攜式結構的設計方案,并對雙旋轉(zhuǎn)定位機構和割槍擺動機構進行了理論分析。在利用兩桿參數(shù)方程計算出機械手雙旋轉(zhuǎn)連桿尺寸的基礎上,對切割機械手工作空間在X-Y平面內(nèi)的投影進行分析,保證切割范圍符合設計要求。
  針對切割機械手運動特性問題,建立了

3、運動學模型和運動學誤差模型。首先對DH建模方法與旋量建模方法進行比較,選擇了旋量建模方法。然后,基于指數(shù)積公式給出切割機械手的正解表達式,應用螺旋理論子問題的解求出切割機械手運動學逆解。最后從線性化整體運動學誤差模型出發(fā),應用指數(shù)積公式偏微分法建立切割機械手的末端位姿誤差模型。
  針對機械手高精度切割加工問題,完成了運動參數(shù)辨識和補償研究。首先推導出切割機械手的辨識雅可比矩陣;然后根據(jù)辨識矩陣中列向量之間的線性相關性,分析了誤差

4、模型中運動學參數(shù)的可辨識性。并根據(jù)指數(shù)映射和對數(shù)映射Lipschitz連續(xù)性質(zhì),對參數(shù)辨識算法中引入旋量坐標更新方法的迭代最小二乘法的收斂性進行了證明。最后,基于補償原理,給出離線前饋誤差補償策略和關節(jié)運動變量補償值PLS計算方法。
  最后,利用Adams和Matlab對切割機械手的運動特性、運動學參數(shù)辨識和誤差補償進行了虛擬仿真和數(shù)值仿真研究。仿真結果表明:所建立的切割機械手的運動學模型是正確的、有效的;切割機械手誤差模型中運

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