面向分时租赁的电动汽车自动充电机械臂研究
发布时间：2022-03-10 13:36
随着我国能源结构和环境问题的日益突出,以及电动汽车的推广和普及,电动汽车充电服务及配套设施逐渐成为研究热点。目前电动汽车充电主要依赖于人工服务,不能充分发挥电动汽车分时租赁服务便捷高效的特点。本文将机器人技术运用到电动汽车充电服务当中,针对小型停车场、公路两侧等停车空间有限、适合离散充电桩布置的场所采用自动充电实现电动汽车分时租赁充电服务,为充电系统智能化、无人化服务奠定基础。基于电动汽车自动充电系统对机械臂的需求分析,建立了由5个转动关节和1个直线移动关节串联构成的偏置型自动充电机械臂,该自动充电机械臂具有结构轻、工作空间大、运动灵活、经济适用的特点,使得机械臂能够在无人值守的停车区域对不同类型电动汽车完成自动充电服务,从而降低基础充电设施的运行成本。本文在确定自动充电机械臂的设计指标基础上,完成了关节结构和柔顺插头的设计,避免了插拔过程中出现的刚性碰撞,并且提高了自动充电机械臂的插接精度。利用工程仿真软件Workbench建立了有限元分析模型,并进行了机械臂模态分析。基于D-H坐标变换法,对自动充电机械臂进行了运动学分析。利用ADAMS仿真工具建立了运动学分析模型,验证了逆运动学算...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电动汽车自动充电方案国内外研究现状
1.2.2 国内外适合电动汽车自动充电系统的机器臂研究现状
1.3 课题主要研究内容
第2章 自动充电机械臂机械结构设计
2.1 引言
2.2 自动充电机械臂设计要求与性能指标
2.3 自动充电机械臂总体方案设计
2.3.1 自动充电机械臂总体自由度的分布与构型的确定
2.3.2 自动充电机械臂驱动和传动方案设计
2.4 自动充电机械臂关节结构设计
2.4.1 自动充电机械臂腕关节设计
2.4.2 自动充电机械臂臂身结构设计
2.5 自动充电机械臂柔顺插头设计
2.5.1 柔顺插头设计分析
2.5.2 柔顺插头的有限元建模
2.5.3 柔顺插头的有限元分析
2.6 自动充电机械臂整机结构及模态分析
2.6.1 自动充电机械臂整机结构
2.6.2 机械臂模态分析
2.7 本章小结
第3章 自动充电机械臂运动学分析
3.1 引言
3.2 自动充电机械臂正运动学问题
3.3 自动充电机械臂逆运动学问题
3.4 自动充电机械臂运动学仿真分析
3.4.1 自动充电机械臂运动学模型建立
3.4.2 自动充电机械臂运动学仿真
3.4.3 逆运动学算法验证
3.5 自动充电机械臂工作空间分析
3.6 本章小结
第4章 机械臂运动控制仿真
4.1 引言
4.2 运动仿真控制系统设计
4.3 关节位置伺服控制仿真
4.4 机械臂自动插接充电轨迹规划
4.4.1 关节空间轨迹规划算法
4.4.2 笛卡尔空间轨迹规划算法
4.4.3 关节空间轨迹规划验证
4.5 本章小结
第5章 轨迹规划实验验证
5.1 引言
5.2 轨迹规划实验验证
5.2.1 电动汽车正向停靠轨迹对比验证
5.2.2 电动汽车侧向停靠轨迹对比验证一
5.2.3 电动汽车侧向停靠轨迹对比验证二
5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动泊车系统专利布局与发展趋势[J]. 徐锋,史文艳. 中国发明与专利. 2017(01)
[2]基于改进牛顿迭代法的手腕偏置型六自由度关节机器人逆解算法[J]. 韩磊,刁燕,张希斌,罗华. 机械传动. 2017(01)
[3]当特斯拉马斯克还在抱怨无线充电“低能低效”时,中兴又是怎么做的?[J]. 陈雪婉. 中国机电工业. 2016(01)
[4]新型节能与新能源汽车受青睐[J]. 胡庆明. 石油石化节能. 2015(12)
[5]V-Charge:大众汽车推进电动车自动泊车和充电的研发[J]. Mavis. 产品可靠性报告. 2015(09)
[6]基于运动学和动力学的关节空间轨迹规划[J]. 宁学涛,潘玉田,杨亚威,黄伟. 计算机仿真. 2015(02)
[7]汽车加油机器人关键技术分析[J]. 陈雁,陈文卓,黎波,陈森林. 后勤工程学院学报. 2015(01)
[8]机器人运动学逆解及奇异和多解的处理[J]. 叶上高,刘电霆. 机床与液压. 2014(03)
[9]雄克Powerball轻型机器人手臂获2013红点产品设计奖[J]. 雄克. 工具技术. 2013(09)
[10]基于偏置补偿的6自由度腕部偏置机器人逆解算法[J]. 刘志忠,柳洪义,罗忠,王菲. 东北大学学报(自然科学版). 2012(06)
硕士论文
[1]基于机器人的电动汽车充电系统及其自动插接的研究[D]. 施莹.哈尔滨工业大学 2016
[2]面向助老助残的模块化机械臂研究[D]. 郭鑫.哈尔滨工业大学 2014
[3]3P3R型弧焊机器人轨迹规划及其轮廓运动控制[D]. 谢英太.浙江大学 2014
[4]工业机器人笛卡尔空间轨迹规划的研究[D]. 陈伟华.华南理工大学 2010
[5]移动机器人运动学分析研究及本体结构设计[D]. 王明昕.南京航空航天大学 2004
本文编号：3645746
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电动汽车自动充电方案国内外研究现状
1.2.2 国内外适合电动汽车自动充电系统的机器臂研究现状
1.3 课题主要研究内容
第2章 自动充电机械臂机械结构设计
2.1 引言
2.2 自动充电机械臂设计要求与性能指标
2.3 自动充电机械臂总体方案设计
2.3.1 自动充电机械臂总体自由度的分布与构型的确定
2.3.2 自动充电机械臂驱动和传动方案设计
2.4 自动充电机械臂关节结构设计
2.4.1 自动充电机械臂腕关节设计
2.4.2 自动充电机械臂臂身结构设计
2.5 自动充电机械臂柔顺插头设计
2.5.1 柔顺插头设计分析
2.5.2 柔顺插头的有限元建模
2.5.3 柔顺插头的有限元分析
2.6 自动充电机械臂整机结构及模态分析
2.6.1 自动充电机械臂整机结构
2.6.2 机械臂模态分析
2.7 本章小结
第3章 自动充电机械臂运动学分析
3.1 引言
3.2 自动充电机械臂正运动学问题
3.3 自动充电机械臂逆运动学问题
3.4 自动充电机械臂运动学仿真分析
3.4.1 自动充电机械臂运动学模型建立
3.4.2 自动充电机械臂运动学仿真
3.4.3 逆运动学算法验证
3.5 自动充电机械臂工作空间分析
3.6 本章小结
第4章 机械臂运动控制仿真
4.1 引言
4.2 运动仿真控制系统设计
4.3 关节位置伺服控制仿真
4.4 机械臂自动插接充电轨迹规划
4.4.1 关节空间轨迹规划算法
4.4.2 笛卡尔空间轨迹规划算法
4.4.3 关节空间轨迹规划验证
4.5 本章小结
第5章 轨迹规划实验验证
5.1 引言
5.2 轨迹规划实验验证
5.2.1 电动汽车正向停靠轨迹对比验证
5.2.2 电动汽车侧向停靠轨迹对比验证一
5.2.3 电动汽车侧向停靠轨迹对比验证二
5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动泊车系统专利布局与发展趋势[J]. 徐锋,史文艳. 中国发明与专利. 2017(01)
[2]基于改进牛顿迭代法的手腕偏置型六自由度关节机器人逆解算法[J]. 韩磊,刁燕,张希斌,罗华. 机械传动. 2017(01)
[3]当特斯拉马斯克还在抱怨无线充电“低能低效”时,中兴又是怎么做的?[J]. 陈雪婉. 中国机电工业. 2016(01)
[4]新型节能与新能源汽车受青睐[J]. 胡庆明. 石油石化节能. 2015(12)
[5]V-Charge:大众汽车推进电动车自动泊车和充电的研发[J]. Mavis. 产品可靠性报告. 2015(09)
[6]基于运动学和动力学的关节空间轨迹规划[J]. 宁学涛,潘玉田,杨亚威,黄伟. 计算机仿真. 2015(02)
[7]汽车加油机器人关键技术分析[J]. 陈雁,陈文卓,黎波,陈森林. 后勤工程学院学报. 2015(01)
[8]机器人运动学逆解及奇异和多解的处理[J]. 叶上高,刘电霆. 机床与液压. 2014(03)
[9]雄克Powerball轻型机器人手臂获2013红点产品设计奖[J]. 雄克. 工具技术. 2013(09)
[10]基于偏置补偿的6自由度腕部偏置机器人逆解算法[J]. 刘志忠,柳洪义,罗忠,王菲. 东北大学学报(自然科学版). 2012(06)
硕士论文
[1]基于机器人的电动汽车充电系统及其自动插接的研究[D]. 施莹.哈尔滨工业大学 2016
[2]面向助老助残的模块化机械臂研究[D]. 郭鑫.哈尔滨工业大学 2014
[3]3P3R型弧焊机器人轨迹规划及其轮廓运动控制[D]. 谢英太.浙江大学 2014
[4]工业机器人笛卡尔空间轨迹规划的研究[D]. 陈伟华.华南理工大学 2010
[5]移动机器人运动学分析研究及本体结构设计[D]. 王明昕.南京航空航天大学 2004
本文编号：3645746
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