基于公理化设计的实验系统设计—混合驱动机械

发布时间：2017-06-21 15:17

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【摘要】：混合驱动系统由普通常速电机和伺服电机共同驱动,通过一个两自由度机构实现末端执行器的柔性输出。对混合驱动机构的研究将有重要的理论意义和实用价值,因为其既具有机器人的柔性,又具有传统非柔性机器大功率低成本的优点。 由于混合驱动机构动力学模型的复杂性和常速电机的不可控性,针对该类机构的设计研究是个难题。虽然前人提出了众多理论和方案,但是理论需要实践来检验,因此需要完善的实验系统以支持相关的研究。 实验系统是硬件平台和软件系统的集成。硬件为实验者提供实验平台,而软件则为实验者提供信息平台。本文着眼于混合驱动实验系统的设计,通过公理设计对实验硬件平台进行概念设计。在运动学和动力学理论基础上对混合驱动五杆机构进行行为分析,作为理论基础。将公理设计应用于实验系统的软件设计,满足实验者对工作空间,全局条件指标,末端轨迹和各从动关节角四个方面的信息需求。为支持动力学方面优化实验,分析了在振动力平衡和动力学解耦条件下的质量分布调整方案。在此基础上,设计程序,实现不同实验方案下的动态性能反馈,一方面为实验者提供参数化下的实验预分析平台,另一方面也可以作为具体实验的对照。
【关键词】：混合驱动 软件 硬件平台 实验系统 公理设计
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 研究现状综述11-14
• 1.2.1 国内外混合驱动机构研究现状11-12
• 1.2.2 实验系统现状12-13
• 1.2.3 现状分析13-14
• 1.3 研究主要目的与意义14-15
• 1.3.1 研究目的14-15
• 1.3.2 研究意义15
• 1.4 本文结构15-17
• 第2章 设计基本理论17-24
• 2.1 设计研究分层17-18
• 2.2 设计过程模型18
• 2.3 概念设计18-19
• 2.4 公理设计思路19-20
• 2.5 系统基本概念20-22
• 2.5.1 系统分析20
• 2.5.2 结构20-21
• 2.5.3 行为21-22
• 2.5.4 功能22
• 2.5.5 原理和上下文22
• 2.6 概念表达22-23
• 2.7 本章小结23-24
• 第3章 混合驱动五杆机构的基本理论24-38
• 3.1 引言24-31
• 3.1.1 正运动学分析25-27
• 3.1.2 雅克比矩阵27-28
• 3.1.3 逆运动学分析28
• 3.1.4 奇异性分析28-29
• 3.1.5 机构构型29-30
• 3.1.6 工作空间30-31
• 3.1.7 全局条件指标31
• 3.2 动力学行为分析31-37
• 3.2.1 五杆机构动力学方程31-35
• 3.2.2 电机动力学方程35-36
• 3.2.3 机电耦合模型36-37
• 3.2.4 需求力矩和功率37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 基于公理设计的实验系统概念设计38-48
• 4.1 实验系统设计要求38-39
• 4.2 实验台整体功能分析39-40
• 4.3 软件整体设计40-41
• 4.4 实验台子功能详细设计41-44
• 4.4.1 检测系统概念设计41-42
• 4.4.2 执行机构概念设计42-43
• 4.4.3 动力系统概念设计43
• 4.4.4 实验架43-44
• 4.4.5 控制系统和交互系统44
• 4.5 实验平台模块实现44-45
• 4.6 实验平台整体方案45-46
• 4.7 本章小结46-48
• 第5章 基于运动学特征的软件设计48-59
• 5.1 工作空间48-51
• 5.1.1 工作空间分析与设定流程48-50
• 5.1.2 基于Matlab的计算机求解实例50-51
• 5.2 全局条件指标51-54
• 5.2.1 程序流程51-53
• 5.2.2 杆长变化下的指标显示53-54
• 5.3 末端轨迹显示54-55
• 5.4 关节角预分析55-58
• 5.4.1 实时关节角信息56-57
• 5.4.2 夹角Φ图谱57-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第6章 基于FR5和FR6的软件设计59-72
• 6.1 功能需求59
• 6.2 振动力平衡的条件59-62
• 6.2.1 平衡一般条件59-60
• 6.2.2 质心不离线下的条件60-61
• 6.2.3 判断振动力平衡程序流程61-62
• 6.3 平衡调节方法62-63
• 6.3.1 平衡调节参数62-63
• 6.3.2 平衡质量法63
• 6.3.3 自身参数调节法63
• 6.4 动力学半解耦63-65
• 6.5 仿真程序设计65-71
• 6.5.1 动力学模型求解65-66
• 6.5.2 仿真程序结构66-68
• 6.5.3 仿真68-71
• 6.6 本章小结71-72
• 第7章 总结与展望72-74
• 7.1 本文总结72
• 7.2 贡献72-74
• 7.3 展望74
• 参考文献74-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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1 杨金堂;受控五杆机构实现轨迹理论与实验研究[D];武汉科技大学;2009年

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本文编号：469101