基于力/位控制的机械臂纤维铺放技术研究

发布时间：2020-12-24 23:56

　　机械臂碳纤维铺放技术可以通过低成本实现复合材料成型,本文针对机械臂碳纤维铺放任务中力与位置精度影响成型制品质量的问题,对碳纤维铺放机械臂进行了运动学分析以及雅克比矩阵求解,提出了基于阻抗控制的碳纤维铺放方法,开发了上位机控制平台,实现了铺丝头位置和压紧力的控制。本文的具体研究工作如下:首先,对碳纤维铺放机械臂进行了运动学分析,采用改进的D-H参数法建立了机器人的正、逆运动学模型,应用矢量积法求解了机械臂任务空间的雅克比矩阵,采用MATLAB Robotics Toolbox工具箱进行了机器人正反解及雅克比矩阵的仿真计算,为后续的阻抗控制算法仿真作了铺垫。其次,进行了阻抗控制原理以及碳纤维机械臂与芯模接触时的阻抗控制模型的分析,分析了阻抗控制中的稳态误差,并研究了自适应阻抗控制算法。基于MATLAB/Simulink软件搭建了机械臂阻抗控制以及自适应阻抗控制的仿真模型,进行了机械臂力/位控制的仿真,采用单一变量法研究了目标阻抗参数对阻抗控制算法控制效果的影响。仿真结果表明阻抗控制以及自适应阻抗能够有效的进行机械臂力/位控制。然后,基于VB开发了上位机控制系统,包括力信息采集模块、阻抗控制... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 力/位控制研究现状
        1.2.2 纤维自动铺放研究现状
    1.3 论文主要研究内容及方法
第2章 纤维铺放机器人运动学分析
    2.1 位姿表示与齐次变换
        2.1.1 位置描述
        2.1.2 姿态描述
        2.1.3 齐次变换
    2.2 机器人运动学方程的建立
        2.2.1 正运动学求解
        2.2.2 逆运动学求解
        2.2.3 雅克比矩阵
    2.3 运动学方程的仿真
    2.4 本章小结
第3章 机器人纤维铺放控制策略研究
    3.1 机器人阻抗控制方法分析
        3.1.1 阻抗控制原理
        3.1.2 碳纤维压紧过程中阻抗模型分析
        3.1.3 基于力的阻抗控制
        3.1.4 基于位置的阻抗控制
    3.2 自适应阻抗控制方法分析
        3.2.1 阻抗控制的稳态误差分析
        3.2.2 自适应阻抗控制模型
    3.3 阻抗控制仿真
        3.3.1 阻抗控制的仿真建模
        3.3.2 目标阻抗参数的影响
        3.3.3 自适应阻抗控制仿真
    3.4 本章小结
第4章 纤维铺放机械臂控制系统构建
    4.1 机械臂纤维铺放系统
    4.2 硬件系统
        4.2.1 工业机器人
        4.2.2 力信息采集模块
        4.2.3 碳纤维铺丝头
    4.3 软件系统
        4.3.0 上位机开发平台
        4.3.1 力信息采集系统
        4.3.2 阻抗控制系统
    4.4 机械臂纤维铺放试验
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：2936547