重载桁架机器人的动态特性分析及控制策略
发布时间：2022-11-05 09:43
随着劳动力成本日益上升,以及“中国制造2025”计划的不断推进,高效环保的柔性化智能制造已成为中国制造业的主流发展方向,作为柔性化智能制造的关键,重载桁架机器人在工业领域大放异彩,能够起到解放劳动力、降低企业生产成本、提高工作效率的重要作用。由于国内工业机器人研究起步较晚,在设计制造方面仍与国外存在较大差距,另外缺乏深入的理论计算机优化设计分析。因此为了提高重载桁架机器人的工作性能,需要对其进行系统动力学分析及控制策略分析。本文总结了目前重载桁架机器人的动态特性及轨迹规划方向的研究现状,根据重载桁架机器人现有的结构模型,为提高重载桁架机器人在实际工作过程中的动态性能,作了理论分析、仿真分析及试验等三方面研究。首先,根据重载桁架机器人的电机控制方式,分析并比较了三种常见的速度控制方式对重载桁架机器人动态特性的影响,得出了五次多项式速度控制方式在重载桁架机器人运动过程中的动态冲击最小。其次对传统的五次多项式速度方程的缺陷进行优化分析,采用分段方法,将电机的最大速度和最大加速度作为约束,重新推导出优化后的五次多项式速度方程。接着为了提高重载桁架机器人的定位精度,提出一种基于模糊PID的控制策...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 动态特性研究现状
1.2.2 轨迹规划研究现状
1.3 主要研究内容
1.3.1 课题研究内容
1.3.2 论文结构安排
1.4 本章小结
第二章 桁架机器人动力学仿真及分析
2.1 引言
2.2 重载桁架机器人工作原理
2.3 运动速度控制方式
2.3.1 S型曲线速度控制
2.3.2 正弦加减速曲线
2.3.3 五次多项式曲线
2.4 仿真分析
2.5 本章小结
第三章 桁架机器人轨迹规划研究
3.1 引言
3.2 桁架机器人的五次多项式轨迹规划
3.3 传统五次多项式轨迹方程优化分析
3.4 本章小结
第四章 桁架机器人系统控制策略分析
4.1 引言
4.2 重载桁架机器人的数学模型建立
4.3 轨迹规划的模糊PID控制策略分析
4.4 轨迹跟随仿真分析
4.5 本章小结
第五章 桁架机器人刚柔耦合模型仿真分析
5.1 引言
5.2 刚柔耦合多体动力学建模理论
5.3 刚柔耦合模型仿真及分析
5.3.1 柔性体建立的方法
5.3.2 关键构件的柔性化
5.3.3 刚柔耦合模型动力学仿真
5.3.4 不同速度对刚柔耦合模型的影响
5.4 本章小结
第六章 桁架机器人动态特性分析
6.1 引言
6.2 有限元模态仿真分析
6.2.1 有限元模型的建立
6.2.2 模态分析
6.3 模态试验分析
6.3.1 试验模态分析原理
6.3.2 试验仪器介绍
6.3.3 试验数据分析
6.4 本章小结
总结与展望
7.1 成果总结
7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人在高速重载扣件铸造件打磨中的应用探讨[J]. 吴恒志,吴晓琦. 铁道建筑. 2019(07)
[2]粒子群算法在机械手臂B样条曲线轨迹规划中的应用[J]. 郭彤颖,刘雍,王海忱,李峰. 组合机床与自动化加工技术. 2019(06)
[3]基于Poly IIR方法的简支梁振动模态分析与研究[J]. 张敏,张翼,侯尧花,马广轩. 机械强度. 2019(01)
[4]结合虚拟点的单元基光滑点插值法在结构动力学分析中的应用[J]. 张桂勇,陶东松,陈泽聪,陈毓珍. 西安交通大学学报. 2018(11)
[5]关节型工业机器人轨迹规划研究综述[J]. 李黎,尚俊云,冯艳丽,淮亚文. 计算机工程与应用. 2018(05)
[6]基于双种群遗传混沌优化算法的最优时间轨迹规划[J]. 邓伟,张其万,刘平,宋锐. 计算机集成制造系统. 2018(01)
[7]论人工智能时代的机器人权利及其风险规制[J]. 张玉洁. 东方法学. 2017(06)
[8]基于模态分析理论的结合部动刚度辨识[J]. 董冠华,殷勤,刘蕴,殷国富. 振动与冲击. 2017(20)
[9]机械弹性车轮有限元计算与试验模态的相关性研究[J]. 王强,赵又群,林棻,杜现斌,付宏勋. 哈尔滨工程大学学报. 2017(01)
[10]中国制造业的核心能力、功能定位与发展战略——兼评《中国制造2025》[J]. 黄群慧,贺俊. 中国工业经济. 2015(06)
博士论文
[1]基于啮合错位的复合行星变速器齿轮接触和动态特性研究[D]. 杨超.机械科学研究总院 2019
[2]高速磨床动态特性及结构优化设计研究[D]. 陈桂平.湖南大学 2018
[3]仿生青蛙机器人及其游动轨迹规划的研究[D]. 张伟.哈尔滨工业大学 2017
[4]五次样条在数控加工中的全过程应用技术[D]. 田锡天.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]口香糖装箱机械臂设计及动态特性分析[D]. 张学军.哈尔滨工业大学 2018
[2]往复机械关键部件动态特性仿真与实验研究[D]. 姜冰.北京化工大学 2017
[3]六自由度工业机器人的动态特性仿真与实验研究[D]. 刘文文.东北大学 2014
[4]工业机器人轨迹规划与仿真实验研究[D]. 张健.浙江工业大学 2014
[5]四自由度高速重载工业机器人动态特性的研究[D]. 王鑫.燕山大学 2014
[6]工业机器人轨迹规划算法的研究与实现[D]. 高岩.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2014
[7]码垛机器人的动态特性分析[D]. 邢玉明.天津大学 2009
本文编号：3702374
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 动态特性研究现状
1.2.2 轨迹规划研究现状
1.3 主要研究内容
1.3.1 课题研究内容
1.3.2 论文结构安排
1.4 本章小结
第二章 桁架机器人动力学仿真及分析
2.1 引言
2.2 重载桁架机器人工作原理
2.3 运动速度控制方式
2.3.1 S型曲线速度控制
2.3.2 正弦加减速曲线
2.3.3 五次多项式曲线
2.4 仿真分析
2.5 本章小结
第三章 桁架机器人轨迹规划研究
3.1 引言
3.2 桁架机器人的五次多项式轨迹规划
3.3 传统五次多项式轨迹方程优化分析
3.4 本章小结
第四章 桁架机器人系统控制策略分析
4.1 引言
4.2 重载桁架机器人的数学模型建立
4.3 轨迹规划的模糊PID控制策略分析
4.4 轨迹跟随仿真分析
4.5 本章小结
第五章 桁架机器人刚柔耦合模型仿真分析
5.1 引言
5.2 刚柔耦合多体动力学建模理论
5.3 刚柔耦合模型仿真及分析
5.3.1 柔性体建立的方法
5.3.2 关键构件的柔性化
5.3.3 刚柔耦合模型动力学仿真
5.3.4 不同速度对刚柔耦合模型的影响
5.4 本章小结
第六章 桁架机器人动态特性分析
6.1 引言
6.2 有限元模态仿真分析
6.2.1 有限元模型的建立
6.2.2 模态分析
6.3 模态试验分析
6.3.1 试验模态分析原理
6.3.2 试验仪器介绍
6.3.3 试验数据分析
6.4 本章小结
总结与展望
7.1 成果总结
7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人在高速重载扣件铸造件打磨中的应用探讨[J]. 吴恒志,吴晓琦. 铁道建筑. 2019(07)
[2]粒子群算法在机械手臂B样条曲线轨迹规划中的应用[J]. 郭彤颖,刘雍,王海忱,李峰. 组合机床与自动化加工技术. 2019(06)
[3]基于Poly IIR方法的简支梁振动模态分析与研究[J]. 张敏,张翼,侯尧花,马广轩. 机械强度. 2019(01)
[4]结合虚拟点的单元基光滑点插值法在结构动力学分析中的应用[J]. 张桂勇,陶东松,陈泽聪,陈毓珍. 西安交通大学学报. 2018(11)
[5]关节型工业机器人轨迹规划研究综述[J]. 李黎,尚俊云,冯艳丽,淮亚文. 计算机工程与应用. 2018(05)
[6]基于双种群遗传混沌优化算法的最优时间轨迹规划[J]. 邓伟,张其万,刘平,宋锐. 计算机集成制造系统. 2018(01)
[7]论人工智能时代的机器人权利及其风险规制[J]. 张玉洁. 东方法学. 2017(06)
[8]基于模态分析理论的结合部动刚度辨识[J]. 董冠华,殷勤,刘蕴,殷国富. 振动与冲击. 2017(20)
[9]机械弹性车轮有限元计算与试验模态的相关性研究[J]. 王强,赵又群,林棻,杜现斌,付宏勋. 哈尔滨工程大学学报. 2017(01)
[10]中国制造业的核心能力、功能定位与发展战略——兼评《中国制造2025》[J]. 黄群慧,贺俊. 中国工业经济. 2015(06)
博士论文
[1]基于啮合错位的复合行星变速器齿轮接触和动态特性研究[D]. 杨超.机械科学研究总院 2019
[2]高速磨床动态特性及结构优化设计研究[D]. 陈桂平.湖南大学 2018
[3]仿生青蛙机器人及其游动轨迹规划的研究[D]. 张伟.哈尔滨工业大学 2017
[4]五次样条在数控加工中的全过程应用技术[D]. 田锡天.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]口香糖装箱机械臂设计及动态特性分析[D]. 张学军.哈尔滨工业大学 2018
[2]往复机械关键部件动态特性仿真与实验研究[D]. 姜冰.北京化工大学 2017
[3]六自由度工业机器人的动态特性仿真与实验研究[D]. 刘文文.东北大学 2014
[4]工业机器人轨迹规划与仿真实验研究[D]. 张健.浙江工业大学 2014
[5]四自由度高速重载工业机器人动态特性的研究[D]. 王鑫.燕山大学 2014
[6]工业机器人轨迹规划算法的研究与实现[D]. 高岩.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2014
[7]码垛机器人的动态特性分析[D]. 邢玉明.天津大学 2009
本文编号：3702374
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