本文關(guān)鍵詞：聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人運(yùn)動控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：核聚變能作為一種資源無限、清潔安全的新能源是當(dāng)今世界解決能源問題的最主要出路。由于熱核反應(yīng)堆內(nèi)部環(huán)境不適合人類在里面工作,在運(yùn)行期間需要對其進(jìn)行維護(hù)維修以及對一些舊的設(shè)備進(jìn)行拆卸并更換、裝配一些新的設(shè)備,故而需要遙操作機(jī)器人系統(tǒng)去代替人類去完成這部分工作。本文重點(diǎn)分析了遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的從端機(jī)械臂的運(yùn)動控制,主要完成機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)分析、動力學(xué)分析、軌跡規(guī)劃以及運(yùn)動控制、機(jī)械臂的交互系統(tǒng)建立以及機(jī)械臂的離線仿真以及樣機(jī)實(shí)驗研究。首先,對聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析。建立機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型,給出其D-H參數(shù),并根據(jù)D-H參數(shù)法則得出機(jī)器人的正向運(yùn)動學(xué),利用蒙特卡洛法求解工作空間,結(jié)合聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人的具體構(gòu)型,在MATLAB上仿真得到機(jī)器人的基本工作空間。結(jié)合雅可比矩陣,給出了阻尼最小二乘法求解機(jī)器人的逆運(yùn)動學(xué)求解方法,完成聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人的完整的運(yùn)動學(xué)分析。其次,對聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人進(jìn)行動力學(xué)分析�；诶窭嗜展角蟮脵C(jī)器人的動力學(xué)方程,給出了基于拉格朗日方程用雅克比矩陣表示的簡化形式。根據(jù)聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人的具體構(gòu)型,給出聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人動力學(xué)參數(shù),為后續(xù)的在此基礎(chǔ)上利用動力學(xué)方程進(jìn)行機(jī)器人的離線控制仿真提供理論基礎(chǔ)。另外,對聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人進(jìn)行軌跡規(guī)劃。在笛卡爾空間規(guī)劃過程中,采用加權(quán)最小范數(shù)法的二次修正法從而實(shí)現(xiàn)避免關(guān)節(jié)越限,并對其進(jìn)行了奇異性分析,給出了避免關(guān)節(jié)奇異的解決方案;在關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃過程中,詳細(xì)介紹了多段三次多項式插值方法和五次多項式插值方法。最后運(yùn)用MATLAB對兩種規(guī)劃仿真結(jié)果進(jìn)行分析,驗證規(guī)劃的可行性。此外,利用ADAMS和MATLAB完成基于重力補(bǔ)償?shù)腜D控制對于系統(tǒng)做動力學(xué)仿真。對實(shí)現(xiàn)該機(jī)器人考慮動力學(xué)因素的動態(tài)控制仿真方法做了初步探討。最后,搭建聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人的交互系統(tǒng),完成機(jī)器人運(yùn)動的離線仿真和樣機(jī)實(shí)驗,驗證機(jī)械臂運(yùn)動分析及軌跡規(guī)劃的合理性。
【關(guān)鍵詞】：冗余機(jī)械臂 運(yùn)動學(xué) 動力學(xué) 軌跡規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題的研究背景及意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 精細(xì)操作機(jī)器人運(yùn)動系統(tǒng)16-20
• 1.3.1 系統(tǒng)簡介16-18
• 1.3.2 聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人運(yùn)動控制的關(guān)鍵技術(shù)18-20
• 1.4 主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人運(yùn)動學(xué)22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人運(yùn)動學(xué)描述22-27
• 2.2.1 聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人運(yùn)動學(xué)參數(shù)表示23-24
• 2.2.2 正運(yùn)動學(xué)及機(jī)械臂的工作空間24-27
• 2.3 聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人的雅克比矩陣27-30
• 2.4 逆運(yùn)動學(xué)30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第3章 精細(xì)操作機(jī)器人動力學(xué)33-38
• 3.1 引言33
• 3.2 動力學(xué)建模的一般表示方法33-36
• 3.3 聚變堆精細(xì)操作機(jī)器人動力學(xué)參數(shù)表示36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 精細(xì)操作機(jī)器人軌跡規(guī)劃38-62
• 4.1 引言38
• 4.2 笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃38-43
• 4.2.1 加權(quán)最小范數(shù)法39-41
• 4.2.2 二次修正41-43
• 4.2.3 奇異性分析43
• 4.3 笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃的仿真43-46
• 4.4 關(guān)節(jié)空間軌跡的規(guī)劃46-61
• 4.4.1 關(guān)節(jié)空間多項式插值46-53
• 4.4.2 關(guān)節(jié)空間多項式插值的仿真53-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 精細(xì)操作機(jī)器人控制方法研究62-75
• 5.1 引言62
• 5.2 機(jī)器人控制所采用的基本方法62-67
• 5.2.1 PID控制63
• 5.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制63-64
• 5.2.3 模糊自適應(yīng)控制64-65
• 5.2.4 滑模變結(jié)構(gòu)控制65-67
• 5.3 基于重力補(bǔ)償?shù)臋C(jī)器人PD控制67-69
• 5.3.1 機(jī)器人獨(dú)立PD控制67-69
• 5.3.2 基于重力補(bǔ)償?shù)腜D控制69
• 5.4 仿真平臺及結(jié)果69-73
• 5.5 本章小結(jié)73-75
• 第6章 精細(xì)操作機(jī)器人實(shí)驗驗證75-88
• 6.1 引言75
• 6.2 交互系統(tǒng)總體控制方案75-76
• 6.3 精細(xì)操作機(jī)器人實(shí)驗軟件環(huán)境76-80
• 6.4 精細(xì)操作機(jī)器人實(shí)驗硬件環(huán)境80-82
• 6.5 實(shí)驗結(jié)果82-88
• 結(jié)論88-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果94-95
• 致謝95-96

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本文編號：455456