盾構機（Shield Machine）換刀任務主要是由作業(yè)人員進入高壓泥水艙進行刀具的檢查和更換。在進行換刀工作的時候,工作人員是工作在高壓的環(huán)境中,會對人體健康產生較大的影響。因此設計代替人工換刀的機械手來更換磨損的刀具,不僅避免了人工帶壓進艙作業(yè)的危險,而且還提高了換刀效率和加快了工期進程。本文主要研究目的是控制機械手完成換刀任務,主要研究了兩大部分內容盾構機換刀機械手的軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤。首先,用Solidworks把盾構機換刀機械手的三維模型設計出來并且作為研究對象,結合其模型來研究機械手的運動學。描述了機械手位姿及空間坐標變換,確定了盾構機換刀機械手的D-H參數(shù)并建立了D-H參考坐標系。用Robotics Toolbox把機械手的運動學模型建立起立和進行模型仿真。最后計算換刀機械手的正運動學得到轉換矩陣和用逆運動學得到各關節(jié)角,同時用Robotics Toolbox來仿真驗證。然后,以盾構機換刀機械手為對象,對其每個關節(jié)進行軌跡規(guī)劃。分別介紹和對比了關節(jié)空間軌跡規(guī)劃和笛卡爾空間軌跡規(guī)劃的優(yōu)點與缺點。機械手的關節(jié)空間軌跡規(guī)劃包括三次多項式插值方法和五次多項式插值方法。經(jīng)過分析對... 

【文章來源】：遼寧工程技術大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

機械手系統(tǒng)結構

用戶的輸入指令和把指令變成各種力矩來控制機械手，這樣就可以實現(xiàn)用戶軌跡。如圖 1.1 所示表明了所有機械手的構成。械手軌跡跟蹤控制的目的就是用戶輸入期望的軌跡，經(jīng)過控制器的計算輸出節(jié)的伺服電機，這樣會使機械手跟蹤上理想軌跡[28]。然而，從控制工程的角械手系統(tǒng)是具有強耦合、高非線性和多變量的復雜系統(tǒng)。在機械手控制時有比如很難獲取精確的機械手數(shù)學模型，外界環(huán)境的干擾和負載變化的影響等度上影響著機械手控制系統(tǒng)的控制性能。如圖 1.2 所示為實際軌跡跟蹤期望

10手 D-H 坐標系建立刀機械手的三維模型如圖 2.3 所示，該機械手是串聯(lián)型關座部分、伸縮旋轉部分和換刀執(zhí)行器。刀機械手總共有 1 個移動關節(jié)和 5 個轉動關節(jié)，其中 1 和節(jié)為徑向轉動，5 水平移動關節(jié)。換刀機械手的各56l、θ，關節(jié) 2、3、6 的 Z 軸方向均向外垂直紙面。

【參考文獻】：
期刊論文
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[8]ESN網(wǎng)絡在機器人軌跡跟蹤控制中的應用[J]. 杜佩君.  自動化儀表. 2013(06)
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博士論文
[1]基于回聲狀態(tài)網(wǎng)絡的非線性時間序列預測方法研究[D]. 王建民.哈爾濱工業(yè)大學 2011

碩士論文
[1]盾構滾刀磨損檢測技術研究[D]. 趙紅霞.石家莊鐵道大學 2015
[2]基于遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡的機器人建模與控制研究[D]. 杜佩君.蘭州交通大學 2013
[3]四自由度機械手軌跡規(guī)劃及運動控制[D]. 張升.長安大學 2012
[4]工業(yè)機器人笛卡爾空間軌跡規(guī)劃的研究[D]. 陳偉華.華南理工大學 2010
[5]基于反演算法的移動焊接機器人軌跡跟蹤控制仿真[D]. 劉艷.上海交通大學 2010



本文編號：3315055