基于反射机制CTM动态特性研究

发布时间：2017-05-02 21:15

  本文关键词：基于反射机制CTM动态特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对港口集装箱搬运机械手(简称港口CTM)的工作条件及其自身几何误差在末端执行器的影响这一问题,对几何因素在精度、速度、加速度等方面的影响进行分析,文章结合生物学反射机制这一特性,对机械手的末端精度、速度、加速度、动量逐步分析,并对其分别进行仿真验证。本篇论文的主要研究内容主要分为以下几点:(1)CTM动态精度研究针对关节间隙对CTM运动精度的影响机理,受细胞学操纵子学说的启发,提出了基于操纵子模型CTM运动的映射关系。研究CTM精密的影响因子和细胞学中的操纵子模型,分析CTM的影响方式和操纵子模型的结构组成及其工作机理,结合操纵子模型的工作机理,求解基于操纵子模型CTM的映射关系,考虑在几何因素的影响下,得出机械手末端位置在影响因子前后的误差值,通过基于粒子群算法的PID控制器对误差结果进行了优化。结论表明此映射关系能够满足一定的精度要求,并能进一步提高机械手的运动精度。(2)CTM速度特性研究针对关节偏转角度对CTM末端速度的影响机理,提出了基于神经元时空整合能力CTM的传递模式,结合神经元模型的工作机理,分析其时空整合能力的特性,求解机械手精密运动的传递模式,同时推导关节偏转角度误差对机械手末端执行器速度影响的数学模型,进而得出关节偏转角度到机械手末端速度在,,zyx三个坐标轴方向上的映射关系,仿真效果达到了理想的效果。(3)CTM加速度特性研究针对关节偏转角度对CTM末端加速度的影响机理,对CTM终端的加速度进行分析;研究末端动态特性模型,重点研究几何误差存在条件下,CTM相邻关节与机械手终端之间的动态模型;揭示关节运动角度、运动角速度等参数与系统输入输出信号之间相互影响的规律,提出基于GRN模型CTM关节之间的相互作用与终端精度的映射机制,最后对其进行仿真分析,仿真趋势表明上述映射机制的有效性、合理性。(4)CTM末端动量特性研究依据CTM的工作特性对CTM末端的动量进行求解,并将几何因素对CTM的影响趋势进行了仿真,仿真结果表明反射机制的有效性。
【关键词】：CTM 操纵子模型 神经元模型 GRN模型 仿真分析
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U653.92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景和意义9-10
• 1.2 机器人动态特性概述10-14
• 1.2.1 机械结构的动态特性研究11-12
• 1.2.2 控制系统的动态特性研究12-13
• 1.2.3 生物反射机制基础理论13-14
• 1.3 本文研究内容及研究方法14-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 CTM运动学和动力学基础理论17-35
• 2.1 引言17-18
• 2.2 刚体运动18-23
• 2.2.1 刚体运动与齐次变换矩阵18-19
• 2.2.2 刚体运动与欧式群19-20
• 2.2.3 刚体运动的指数坐标20-22
• 2.2.4 旋量与螺旋运动22-23
• 2.3 运动学分析23-25
• 2.3.1 D-H参数与CTM正向运动学23-24
• 2.3.2 CTM正向运动学指数积公式24-25
• 2.4 CTM的速度雅可比25-27
• 2.4.1 基于POE公式的CTM的速度雅可比25-26
• 2.4.2 基于螺旋运动方程的CTM速度雅可比矩阵26-27
• 2.5 动力学分析27-33
• 2.5.1 刚体运动的牛顿-欧拉方程27-29
• 2.5.2 CTM紧凑形式的牛顿-欧拉方程29-31
• 2.5.3 CTM的拉格朗日方程31-33
• 2.6 本章小结33-35
• 第三章 几何因素误差对港口CTM动态特性影响的研究35-64
• 3.1 关节间隙对CTM位姿的影响36-45
• 3.1.1 操纵子模型37-38
• 3.1.2 基于操纵子模型CTM映射关系38-40
• 3.1.3 仿真40-41
• 3.1.4 误差值的优化41-45
• 3.2 关节偏转角度对港口CTM末端速度影响的研究45-55
• 3.2.1 神经网络的应用45
• 3.2.2 神经元时空整合特性45-46
• 3.2.3 基于神经元CTM运动传递模式46-50
• 3.2.4 仿真50-55
• 3.3 关节偏转角度对港口CTM加速度影响的研究55-63
• 3.3.1 生物自组织特性55-56
• 3.3.2 GRN模型56
• 3.3.3 基于GRN模型映射机制56-59
• 3.3.4 仿真59-63
• 3.4 本章小结63-64
• 第四章 基于反射机制CTM动量特性研究64-68
• 4.1 刚体动量旋量64-65
• 4.2 CTM末端动量65-66
• 4.3 仿真66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 论文总结与展望68-70
• 5.1 本文总结68
• 5.2 未来展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 攻读学位期间取得的研究成果74

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本文编号：341726