在海洋工程中,浮式起重機是海面吊運作業(yè)、海面平臺安裝作業(yè)等復雜海面作業(yè)任務中不可或缺的重型裝備。由于船體受到風浪等因素的影響,浮式起重機在作業(yè)過程中會發(fā)生復雜的動力響應。這樣不僅會使吊裝的定位精度降低,同時還會產(chǎn)生附加動載荷,從而威脅海上吊運作業(yè)的安全,可能造成嚴重的工作事故。因此傳統(tǒng)的浮式起重機在精度、效率、負載能力和安全性能等方面都無法滿足海上作業(yè)日益增長的工作要求。將柔索并聯(lián)機器人與浮式起重機結合,提出一種新型浮動基多機器人協(xié)調(diào)吊運系統(tǒng),能夠有效彌補傳統(tǒng)船用起重機的缺陷。浮動基多機協(xié)調(diào)吊運系統(tǒng)不僅具有較高的負載能力,而且通過實時控制柔索并聯(lián)系統(tǒng),可以有效消除被吊運物的晃動,從而提高海面吊運作業(yè)的準確性、穩(wěn)定性、安全性。因此基于傳統(tǒng)的固定基多機協(xié)調(diào)吊運系統(tǒng),設計浮動基多機協(xié)調(diào)吊運系統(tǒng)的結構形式,并對其運動學、動力學、誤差模型及控制系統(tǒng)等基礎問題進行研究,是對海洋工程設備的一次創(chuàng)新更是一次高技術的突破。本文首先以傳統(tǒng)的起重船為基礎,設計了具有工作空間大、靈活性高等特點的浮式機器人。并通過齊次矩陣法建立了浮式機器人的正運動學、逆運動學模型以及流固耦合動力學模型,并通過動力學模型分析其動...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 柔索式多機器人吊運系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 浮式起重機動力響應研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容
2 浮式機器人流固耦合動力學建模及分析
    2.1 引言
    2.2 模型概述
    2.3 浮式機器人運動學分析
        2.3.1 正運動學分析
        2.3.2 逆運動學分析
        2.3.3 實例仿真分析
    2.4 浮式機器人動力學分析
        2.4.1 船體動力學模型
        2.4.2 船體升沉運動的水動力系數(shù)估算
    2.5 浮式機器人吊物系統(tǒng)的動力學模型
        2.5.1 吊物系統(tǒng)數(shù)學模型
        2.5.2 柔索動張力
    2.6 本章小結
3 浮動基多機協(xié)調(diào)吊運系統(tǒng)的運動學和動力學分析
    3.1 引言
    3.2 .浮動基多機協(xié)調(diào)吊運系統(tǒng)結構分析
    3.3 繩牽引并聯(lián)運動學建模
        3.3.1 繩牽引并聯(lián)的運動學模型
        3.3.2 位置約束及速度約束
    3.4 繩牽引并聯(lián)系統(tǒng)動力學分析
        3.4.1 基于牛頓-歐拉方程的動力學方程
        3.4.2 基于拉格朗日方程的動力學方程
    3.5 浮動基多機協(xié)調(diào)吊運系統(tǒng)設計要求
    3.6 本章小結
4 浮動基多機協(xié)調(diào)吊運系統(tǒng)的運動響應及補償
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)動力學耦合響應分析
        4.2.1 浮動基單向耦合動力學響應分析
        4.2.2 浮動基雙向耦合動力學響應分析
        4.2.3 系統(tǒng)動力學耦合求解方法
    4.3 位姿補償原理
        4.3.1 動平臺模型
        4.3.2 繩牽引并聯(lián)系統(tǒng)的位置補償
    4.4 實例仿真分析
        4.4.1 單向動力學耦合模型仿真
        4.4.2 雙向動力學耦合模型仿真
    4.5 本章小結
5 柔索式多機協(xié)調(diào)吊運系統(tǒng)的誤差分析及可靠性分析
    5.1 引言
    5.2 固定基柔索式多機器人吊運系統(tǒng)運動誤差建模及靈敏度分析
        5.2.1 系統(tǒng)誤差建模
        5.2.2 靈敏度分析
        5.2.3 可靠性分析
    5.3 浮動基多機協(xié)調(diào)吊運系統(tǒng)的運動學分析及誤差分析
        5.3.1 系統(tǒng)運動誤差建模
        5.3.2 系統(tǒng)誤差靈敏度分析
        5.3.3 可靠性分析
        5.3.4 數(shù)值實例計算與分析
    5.4 本章小結
6 結論與展望
    6.1 研究工作總結
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間的研究成果



本文編號：3942162