面向托卡马克的维护机械臂作业研究

发布时间：2021-03-30 17:03

　　核聚变能作为一种原料来源丰富、反应后清洁无污染的新能源,被普遍认为是解决当今能源危机的重要出路。为推进核聚变反应堆工程技术的商业化,世界多国联合开展了国际热核聚变实验反应堆计划（ITER）。随着计划的实施,针对磁约束核聚变反应堆（托卡马克）的维护机器人逐渐成为研究热点。本文对具有广泛适应性,能在托卡马克中进行检测、除尘、抓取、零部件拆卸与安装作业的维护机械臂展开研究,主要内容如下:首先对维护机械臂进行运动学分析。维护机械臂由双操作臂和大尺度机械臂组成,根据任务需求分析了二者结构的合理性。对双操作臂利用D-H参数法进行运动学建模并求解正运动学,利用反变换法求取逆运动学解析解,通过微分变换法推导双操作臂的雅克比矩阵。对大尺度机械臂进行正运动学分析。之后通过蒙特卡洛法求取双操作臂工作空间以及大尺度机械臂在环境限制条件下的实际工作空间,证明二者均符合指标要求。其次对于双臂协调作业问题,研究了松协调和紧协调作业下双操作臂的约束关系,推导了位姿约束和速度约束。建立了笛卡尔空间下双操作臂协调运动的轨迹规划算法,利用多项式插值保证了关节位速度和加速度的平滑。编写Matlab程序通过双臂协调搬运任务仿真... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

托卡马克装置

目前国际主流是采用磁约束（托卡马克）方式[3]，ITER 即通过超导托卡马克产生大规模的核聚变反应。托卡马克装置结构如图 1-1 所示，其中央是环形真空室，通过给真空室外部线圈通电产生磁场进而将等离子体约束在环形腔内，同时将等离子体加热至高温以达到核聚变的目的，如图 1-2 所示。

通过了实验验证，对后来包层远程操控装置的设计产生了重要影响。为达到较高的定位精度，该平台将环形轨道与移动操作臂相结合，轨道定位精度可达 0度，机械臂操作精度可达 0.5mm。图 1-3 所示为实验平台及对应的虚拟环境，在虚拟环境中可进行仿真测试。图 1-4 所示为该设备包层更换任务的离线仿真测试，仿真系统实时反馈末端工具与包层的距离，为操作者提供参考。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3109835