機(jī)械臂進(jìn)入與人類共存的環(huán)境中工作是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),對(duì)于在人機(jī)環(huán)境中工作的機(jī)械臂,安全性是最為關(guān)鍵的問(wèn)題。由于氣體的壓縮性,氣驅(qū)動(dòng)器天然具有被動(dòng)柔順性,由氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的氣動(dòng)機(jī)械臂相對(duì)于傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械臂具有較高功率-質(zhì)量比、良好的反驅(qū)動(dòng)性和柔順性等特點(diǎn),具有本質(zhì)安全的特性,因而有潛力應(yīng)用于對(duì)于機(jī)械臂安全性要求較高而對(duì)機(jī)械臂的快速性、準(zhǔn)確性要求較低的場(chǎng)合中。因此,本文設(shè)計(jì)了一種碰撞安全的氣動(dòng)機(jī)械臂。首先,在綜合對(duì)比各類氣驅(qū)動(dòng)器性能參數(shù)的基礎(chǔ)上,按照輕型化、小型化、模塊化的設(shè)計(jì)思想,選用小型滾動(dòng)薄膜氣缸作為氣驅(qū)動(dòng)器,設(shè)計(jì)了由一組相互拮抗的滾動(dòng)薄膜氣缸驅(qū)動(dòng)的輕型氣動(dòng)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊,計(jì)算了關(guān)節(jié)模塊的性能參數(shù),并據(jù)此設(shè)計(jì)了具有四自由度的氣動(dòng)機(jī)械臂。其次,對(duì)氣動(dòng)機(jī)械臂關(guān)節(jié)位置伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。針對(duì)機(jī)械臂關(guān)節(jié)氣動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分分別建立滾動(dòng)薄膜氣缸摩擦力及粘滯力模型、動(dòng)力學(xué)模型、熱力學(xué)模型,以及比例換向閥的質(zhì)量流動(dòng)模型,根據(jù)模型得到關(guān)節(jié)氣動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示。針對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜、非線性的特點(diǎn),利用反步法設(shè)計(jì)了基于滑模控制的機(jī)械臂關(guān)節(jié)位置伺服控制系統(tǒng)。而后,對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,設(shè)計(jì)了氣動(dòng)機(jī)...

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 氣動(dòng)機(jī)械臂國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 氣動(dòng)位置伺服系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述的簡(jiǎn)析
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 氣動(dòng)機(jī)械臂設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 氣動(dòng)機(jī)械臂關(guān)節(jié)模塊設(shè)計(jì)
        2.2.1 關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器選型
        2.2.2 關(guān)節(jié)傳動(dòng)方式設(shè)計(jì)
        2.2.3 關(guān)節(jié)模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.3 氣動(dòng)機(jī)械臂設(shè)計(jì)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 氣動(dòng)機(jī)械臂關(guān)節(jié)位置伺服系統(tǒng)研究
    3.1 引言
    3.2 氣動(dòng)機(jī)械臂關(guān)節(jié)位置伺服系統(tǒng)模型
        3.2.1 滾動(dòng)薄膜氣缸的摩擦力及粘滯力模型
        3.2.2 滾動(dòng)薄膜氣缸動(dòng)力學(xué)模型
        3.2.3 滾動(dòng)薄膜氣缸熱力學(xué)模型
        3.2.4 三位五通比例換向閥模型
    3.3 基于滑�？刂频臍鈩�(dòng)機(jī)械臂關(guān)節(jié)位置伺服系統(tǒng)控制策略
    3.4 本章小結(jié)
第4章 氣動(dòng)機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究
    4.1 引言
    4.2 氣動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)分析
        4.2.1 氣動(dòng)機(jī)械臂關(guān)節(jié)-連桿模型
        4.2.2 氣動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        4.2.3 氣動(dòng)機(jī)械臂關(guān)節(jié)軌跡規(guī)劃
    4.3 氣動(dòng)機(jī)械臂的安全控制策略
        4.3.1 基于機(jī)械柔順控制方法的氣動(dòng)機(jī)械臂柔順控制
        4.3.2 基于關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器壓力差的氣動(dòng)機(jī)械臂碰撞安全控制
    4.4 氣動(dòng)機(jī)械臂控制系統(tǒng)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 氣動(dòng)機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及實(shí)驗(yàn)分析
    5.1 引言
    5.2 氣動(dòng)機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
        5.2.1 氣動(dòng)機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件方案設(shè)計(jì)
        5.2.2 氣動(dòng)機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.2.3 氣動(dòng)機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
    5.3 氣動(dòng)機(jī)械臂關(guān)節(jié)控制實(shí)驗(yàn)
    5.4 氣動(dòng)機(jī)械臂整機(jī)控制實(shí)驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：3816506