轮式物流机器人的振动主动控制研究

发布时间：2020-04-03 06:32

【摘要】：轮式物流机器人是工业自动化发展的重要环节,也是提高生产效率、降低成本的关键技术。重载类型的轮式物流机器人在运行作业过程中的振动问题是限制机器人的速度的重要因素,同时也会威胁到货物的安全。本文以某型轮式物流机器人为研究对象,针对其振动问题进行了主动控制研究。本文首先基于多体系统动力学详细推导了轮式物流机器人的动力学理论模型,并结合轮式物流机器人在实际工作过程中的典型工况进行了简单的动力学求解分析。然后利用虚拟样机技术,在ADAMS动力学软件中建立了机器人和货架的虚拟样机,通过MATLAB建立了时域路面模型,对轮式物流机器人在路面激励下货架的振动响应进行了分析。其次,结合模糊控制算法以及SIMULINK的控制仿真,分别设计了一种简单模糊控制器和一种参数自调整的模糊控制器,对轮式物流机器人的振动控制进行了联合仿真,对比了两个控制系统的控制效率。最后,进行了轮式物流机器人的振动主动控制试验,结果表明:模糊控制能较好的适用于时滞系统,但是受到时滞量的影响,对于单频正弦激励下的货架振动的控制效果随着激励频率的变化改变,激励频率较低的时候控制效果较好,频率越高激振器的时滞量越接近甚至大于正弦周期时间,此时模糊控制器的性能较差,在中低频的正弦激励下,本文设计的模糊控制系统的控制效率在15%—45%之间。
【图文】：

示意图,示意图,多体动力学,货架

言学模型是研究轮式物流机器人的基础，由多个部件相互连接组成的系统称为多系统的建模方法衍生出了多体动力学理论，用多体动力学建模的方法有多种，，轮式物流机器人是的典型的非完整约束系统，故采用拉格朗日乘子法，该方法日乘子，从而消除动力学普遍方程中的理想约束力[45]。对于机器人与货架接触采用等效的非线性弹簧阻尼模型来描述货架与机身的碰撞过程，并以力元的形方程。本文在此基础上推导轮式物流机器人的多体动力学模型，然后运用 New制 MATLAB 程序求解得到的微分-代数方程。刚体动力学模型的轮式物流机器人构件十分复杂，在保留必要的模型特点又不影响计算精度的型进行简化，机器人内部的元器件可以作为集中质量处理。物流机器人的模型辅助转向轮的连杆及悬挂弹簧、主动轮的电机及其弹簧悬挂、货架、机身与车作为刚体处理，之间的连接假设为理想约束，不考虑摩擦及间隙的影响，简化如图 2.1 所示。

模型图,接触碰撞,货架,机器人

南京航空航天大学硕士学位论文很强的非线性特征，目前还没有通用性的解和实验进行的，在忽略物体变形的基础上， Hertz[46]接触理论将静力学中的理论公式然被广泛应用，然而经典的假设的理想化使时由于碰撞过程中摩擦的引入进一步加大了究碰撞过程中碰撞力的历史，认为接触碰撞形速度（产生阻尼力）有关[47]。是幅度较小，低速间歇碰撞，同时货架与机的结构与机器人的接触面上的凹槽配合用于析在碰撞过程中将其一端看作一个旋转铰约。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP242;TB535

【参考文献】