本文關(guān)鍵詞：萬(wàn)向節(jié)式連續(xù)型飛機(jī)油箱檢查機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與操控方法研究　出處：《中國(guó)民航大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：針對(duì)機(jī)務(wù)人員檢修飛機(jī)油箱時(shí)作業(yè)困難和工作強(qiáng)度大的問(wèn)題,研究了一種連續(xù)型機(jī)器人,輔助機(jī)務(wù)人員進(jìn)入油箱進(jìn)行檢查,提高檢修效率。連續(xù)型機(jī)器人能夠動(dòng)態(tài)適應(yīng)具有結(jié)構(gòu)約束和空間復(fù)雜的環(huán)境,而且可攜帶檢查裝置在復(fù)雜環(huán)境內(nèi)完成相關(guān)作業(yè)。為提升連續(xù)型機(jī)器人的負(fù)載能力和機(jī)器人的操作實(shí)用性,本文主要進(jìn)行了連續(xù)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),和基于操縱桿的控制方法研究。首先,根據(jù)蛇類脊椎骨結(jié)構(gòu)特征和運(yùn)動(dòng)機(jī)理設(shè)計(jì)了連續(xù)型結(jié)構(gòu)。該連續(xù)型結(jié)構(gòu)采用球籠式萬(wàn)向節(jié)和圓柱螺旋彈簧作為關(guān)節(jié)段主體,采用線驅(qū)動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)控制方式。連續(xù)型結(jié)構(gòu)基于球籠式萬(wàn)向節(jié)等速運(yùn)動(dòng)特性和圓柱螺旋彈簧自恢復(fù)特性進(jìn)行彎曲、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其次,基于球籠式萬(wàn)向節(jié)等速運(yùn)動(dòng)特性,利用圓柱螺旋彈簧單位載荷法對(duì)連續(xù)型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,以降低本體變曲率彎曲特性的影響,獲得末端位置、關(guān)節(jié)變量以及驅(qū)動(dòng)鋼絲繩長(zhǎng)度之間的映射關(guān)系。通過(guò)對(duì)彈簧段折線模型的幾何模型分析推導(dǎo)出驅(qū)動(dòng)鋼絲繩繩長(zhǎng)變化量的數(shù)學(xué)表達(dá)式,為控制連續(xù)型結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)奠定基礎(chǔ)。再次,通過(guò)多關(guān)節(jié)段間坐標(biāo)系齊次變換矩陣的轉(zhuǎn)換獲得機(jī)械臂各點(diǎn)的笛卡爾空間坐標(biāo),并基于各關(guān)節(jié)段末端位置跟隨其上一關(guān)節(jié)末端位置的思想,實(shí)時(shí)將操縱桿的控制輸入進(jìn)行插值計(jì)算,獲得末端關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡,使連續(xù)型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)基于操縱桿的關(guān)節(jié)連續(xù)控制。最后,設(shè)計(jì)了以球籠式萬(wàn)向節(jié)和圓柱螺旋彈簧作為關(guān)節(jié)段主體的連續(xù)型飛機(jī)油箱檢查機(jī)器人硬件控制系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng),搭建了機(jī)器人樣機(jī)。樣機(jī)實(shí)驗(yàn)表明設(shè)計(jì)的連續(xù)型機(jī)器人具有較強(qiáng)負(fù)載能力,驗(yàn)證了機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的正確性,及操控方法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1325093