波浪补偿机器人架构与测控技术研究

发布时间：2020-07-08 12:19

【摘要】：随着“建设海洋强国”政策的提出,各国对海洋军事控制权的争夺使得人类海洋活动日益增多。波浪补偿机器人对于货物的堆垛和弹药的补给装填具有重要的军事和民用意义。针对海洋装备的发展需求,本文设计了海上波浪补偿机器人控制系统,该系统可对机器人末端执行器位姿偏差进行有效的补偿,能够有效的提高作业效率和保障作业人员的人身安全。本文对六自由度串联波浪补偿机器人控制系统进行了深入的研究,完成了控制系统结构及软硬件的设计工作。主要内容包括:首先分析六自由度串联机器人的补偿原理,对主动波浪补偿六自由度机器人总体方案进行设计。研究六自由度串联机器人在船舶摇摆运动下作业的动力学和运动学。通过对三维空间中末端执行器的坐标变换和方程进行求解;利用Adams软件对机器人进行建模仿真,验证结构设计的合理性。然后,根据六自由度串联机器人的运动补偿原理,详细分析平滑滤波算法对补偿数据的作用;完成控制系统的程序编写,使得串联机械手具有6个自由度的补偿功能。最后,在实验室中完成控制系统测试实验和数据采集工作,通过分析实验结果得出平滑滤波领域值的最优解85。由实验曲线可知,原始曲线与预测曲线基本保持同步,预测数据根据原始数据的变化趋势自动过滤偏远点生成,使得补偿数据更加平滑,运动更加平稳。优化后的曲线较原始曲线平滑度提高了71%,保持了较好的跟踪性能、实时性和稳定性,验证了研究方法的可行性。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242

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本文编号：2746531