基于3-RPS并联机器人不规则曲面检测装置研究

发布时间：2017-09-25 00:12

  本文关键词：基于3-RPS并联机器人不规则曲面检测装置研究

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【摘要】：与一般的小型器件相比,风电叶片的检测方法主要困难有:结构复杂且尺寸大,检测耗时费工;外形大都是不平整光滑的弧面,常用的平面检测方法并不适用。因此,实现自动化检测代替传统的人工检测意义重大。本文提出了一种基于3-RPS并联机器人的自动化检测装置,该机构是空间三自由度机构,具有支链数目少、结构对称、驱动器易于布置、承载能力大、易于实现动平台位姿角运动等特点,目前已在工程中被成功应用。首先,对并联机构进行了相关的运动学分析,并对基于并联机器人风电叶片的无损检测装置的工作过程进行了三维建模。在对机构结构分析的基础上,依据驱动副行程、铰链转角、连杆尺寸干涉等限制因素确立约束条件,对其进行运动学分析,使其能够在不规则曲面上实现最优检测。其次,对不规则曲面的检测路径规划问题进行了分析,主要涉及安全性和路径最优两方面。在路径优化上应用传感器来感应检测探头与风电叶片的距离,使其在检测中走最短的路径并且在遇到障碍物时能及时进行避规,避免发生碰撞。最后,在方案设计中提出了检测装置各个模块的控制系统,整个检测装置分两个控制系统模块:风电叶片载体小车和并联机器人立柱的控制方案分析;并联机器人控制方案分析。
【关键词】：并联机构 非规则曲面 检测装置 运动学 控制系统
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 研究现状11-16
• 1.2.1 并联机构研究现状11-13
• 1.2.2 无损检测装置研究现状13-16
• 1.3 本文的主要内容16-18
• 第2章 风电叶片无损检测装置的总体方案18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 检测装置总体方案18-21
• 2.2.1 并联机构的选型18-19
• 2.2.2 并联机器人自由度的计算19-20
• 2.2.3 驱动方式的选择20-21
• 2.3 无损检测装置方案设计21-24
• 2.3.1 3-RPS并联机构设计21
• 2.3.2 检测装置及叶片的模型建立21-23
• 2.3.3 整个检测装置模型建立23-24
• 2.4 检测装置工作过程描述24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 3-RPS并联机器人的运动学分析26-35
• 3.1 引言26
• 3.2 3-RPS并联机构组成原理26
• 3.3 3-RPS并联机构的位姿描述26-30
• 3.4 3-RPS并联机构的位置正解30-32
• 3.5 运动学反解分析32-34
• 3.5.1 3-RPS并联机构的约束条件32-33
• 3.5.2 速度求解33-34
• 3.5.3 加速度求解34
• 3.6 本章小结34-35
• 第4章 不规则曲面检测路径规划35-42
• 4.1 引言35
• 4.2 检测路径的方案设计35-37
• 4.2.1 检测点法向量的计算35-36
• 4.2.2 计算检测点法向量的常用方法36-37
• 4.3 无损检测路径规划37-39
• 4.3.1 风电叶片的不规则曲面描述37
• 4.3.2 检测路径的构成37-38
• 4.3.3 检测路径的最优化38-39
• 4.4 等距离检测规划39-40
• 4.4.1 碰撞检测和碰撞规避39
• 4.4.2 碰撞检测39-40
• 4.4.3 碰撞规避40
• 4.5 生成检测路径40-41
• 4.6 本章小结41-42
• 第5章 检测装置的控制方案设计42-51
• 5.1 引言42
• 5.2 控制系统的总体方案42-45
• 5.2.1 风电叶片控制方案设计42-43
• 5.2.2 3-RPS并联机器人控制方案设计43-45
• 5.3 控制系统的硬件设计45-47
• 5.3.1 驱动器选择45-46
• 5.3.2 下位机系统设计46-47
• 5.4 3-RPS并联机器人控制系统软件设计47-49
• 5.4.1 上位机软件设计48-49
• 5.4.2 下位机软件设计49
• 5.5 本章小结49-51
• 第6章 总结51-52
• 参考文献52-55
• 致谢55-56
• 攻读硕士学位期间发表论文情况56

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本文编号：914255