托卡马克腔内作业机械臂运载车系统研究
发布时间：2022-07-14 21:15
随着人类社会的不断发展,世界对能源的需求量越来越大。与此同时,煤、石油、天然气等传统的不可再生的化石能源的可用量却在日益减少。一方面,传统能源在不断减少,不能满足人类的可持续发展要求,另一方面,传统能源在为人类提供能量的同时,也带来了一系列的环境问题。因此开发新能源成为人类面临的重大问题。新能源中核聚变能具有安全、清洁及可持续利用的优势,对其的研究得到各国的重视。国际热核聚变实验堆（ITER）是以磁约束的方式实现受控核聚变的反应堆。其中实现核聚变磁约束的装置称作托卡马克装置。本文就托卡马克装置第一壁的检测任务要求,对其腔内作业机械臂运载车系统展开研究,主要包括以下内容。首先本文对机械臂运载车全方位运动系统进行了设计。分析了两种常用的全向轮:Mecanum轮与AGV转向轮,分别分析了两种全方位轮的运动学原理,得出其全方位运动学方程。经过对比,最终选定了AGV转向轮最为机械臂运载车的全方位运动轮系。之后对机械臂运载车的全方位运动进行了进一步的分析,并对机械臂运载车一种特殊的圆周运动进行了仿真。由于加工与装配误差,托卡马克腔口的高度可能存在差异,机械臂导轨平面和托卡马克腔口平面水平度也可能存...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景
1.2.1 核能开发与应用
1.2.2 国际热核聚变反应堆与托卡马克装置
1.2.3 论文课题来源
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本课题主要研究内容
1.4.1 设计要求
1.4.2 本论文的结构
1.5 本章小结
第二章 机械臂运载车运动分析
2.1 Mecanum轮运动分析
2.1.1 Mecanum轮简介
2.1.1 Mecanum轮系运动学建模与分析
2.1.3 Mecanum轮分析小结
2.2 具有转向机构的万向轮（AGV转向轮）分析
2.2.1 具有转向机构的万向轮简介
2.2.2 二轮万向轮机构运动学建模与分析
2.2.3 具有转向机构的万向轮分析小结
2.3 两种轮子的对比与选择
2.4 轨迹分析与仿真
2.4.1 轨迹规划
2.4.2 系统中心直线运动（系统有角速度）分析
2.4.3 圆周运动分析与仿真
2.5 本章小结
第三章 机械臂运载车升降与调平系统设计
3.1 升降与调平系统机构设计
3.1.1 升降系统机械结构
3.1.2 调平系统机械结构
3.2 调平原理
3.3 升降与调平系统工作过程
3.3.1 升降与调平系统的整体布局
3.3.2 升降与调平系统工作流程
3.4 本章小结
第四章 机械臂运载车控制系统硬件设计
4.1 运动控制系统简介
4.2 运载车控制系统总体设计
4.3 控制系统主要硬件组成
4.3.1 研华工控机
4.3.2 研华PCI-1245运动控制卡
4.3.3 研华PCI-175148路I/O板
4.3.4 Panasonic驱动器与电机
4.3.5 AGV转向轮
4.3.6 Elmo运动控制器Maestro与Elmo驱动器
4.3.7 双轴高精度水平仪
4.3.8 遥控器
4.3.9 其他硬件设备
4.4 机械臂运载车硬件结构
4.5 本章小结
第五章 机械臂运载车控制系统软件设计
5.1 软件开发环境与要求
5.1.1 软件开发环境简介
5.1.2 软件设计要求
5.2 控制系统功能实现
5.2.1 机械臂运载车全方位运动控制
5.2.2 机械臂运载车升降系统
5.2.3 机械臂运载车调平系统
5.3 通讯系统分析
5.3.1 TCP/IP模型
5.3.2 通讯帧设计与定义
5.4 控制系统软件总体设计
5.4.1 控制系统软件总体框架
5.4.2 控制系统软件运行流程
5.4.3 控制系统软件人机界面
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]关于运动控制器及其应用的探讨[J]. 郑善东. 科技创新导报. 2010(22)
[2]ITER遥控运输车结构初步设计及分析[J]. 王芬芬,姚达毛,曹磊,李格,周自波,鲍丽曼. 机械设计与制造. 2009(11)
[3]可控核聚变与国际热核实验堆（ITER）计划[J]. 冯开明. 中国核电. 2009(03)
[4]国际核能应用及其前景展望与我国核电的发展[J]. 欧阳予,汪达升. 华北电力大学学报(自然科学版). 2007(05)
[5]我国核裂变能可持续发展战略研究[J]. 顾忠茂,王乃彦. 中国能源. 2005(11)
[6]用于视觉导航自动车辆的统计数字识别方法[J]. 金立生,王荣本,储江伟,马国胜. 吉林大学学报(工学版). 2004(03)
[7]开关型霍尔集成传感器的原理与应用[J]. 徐鼎新. 计量与测试技术. 2003(04)
[8]基于动力学模型的自动引导车智能导航控制研究[J]. 陈无畏,施文武,王启瑞,何世娣. 农业机械学报. 2003(04)
[9]基于机器视觉引导的两轮差速转向AGV控制问题的研究[J]. 储江伟,王荣本,郭克友,顾柏园,马雷. 机械与电子. 2002(05)
[10]开关型霍尔传感器的应用[J]. 张菊秀,龙晓林. 电子世界. 2002(04)
硕士论文
[1]高温机械臂冷却技术的研究[D]. 李法设.上海交通大学 2014
[2]面向托卡马克腔第一壁维护的遥操作机械臂机构设计及分析[D]. 何强.上海交通大学 2013
[3]基于Mecanum轮全方位移动平台的理论和应用研究[D]. 贾官帅.浙江大学 2012
[4]基于运动控制卡的高精度伺服系统研究[D]. 韩金恒.青岛大学 2009
[5]类人机器人运动控制关键技术研究[D]. 刘学菁.天津大学 2008
[6]移动机器人路径跟踪控制方法研究[D]. 童艳.西北工业大学 2007
本文编号：3661888
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景
1.2.1 核能开发与应用
1.2.2 国际热核聚变反应堆与托卡马克装置
1.2.3 论文课题来源
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本课题主要研究内容
1.4.1 设计要求
1.4.2 本论文的结构
1.5 本章小结
第二章 机械臂运载车运动分析
2.1 Mecanum轮运动分析
2.1.1 Mecanum轮简介
2.1.1 Mecanum轮系运动学建模与分析
2.1.3 Mecanum轮分析小结
2.2 具有转向机构的万向轮（AGV转向轮）分析
2.2.1 具有转向机构的万向轮简介
2.2.2 二轮万向轮机构运动学建模与分析
2.2.3 具有转向机构的万向轮分析小结
2.3 两种轮子的对比与选择
2.4 轨迹分析与仿真
2.4.1 轨迹规划
2.4.2 系统中心直线运动（系统有角速度）分析
2.4.3 圆周运动分析与仿真
2.5 本章小结
第三章 机械臂运载车升降与调平系统设计
3.1 升降与调平系统机构设计
3.1.1 升降系统机械结构
3.1.2 调平系统机械结构
3.2 调平原理
3.3 升降与调平系统工作过程
3.3.1 升降与调平系统的整体布局
3.3.2 升降与调平系统工作流程
3.4 本章小结
第四章 机械臂运载车控制系统硬件设计
4.1 运动控制系统简介
4.2 运载车控制系统总体设计
4.3 控制系统主要硬件组成
4.3.1 研华工控机
4.3.2 研华PCI-1245运动控制卡
4.3.3 研华PCI-175148路I/O板
4.3.4 Panasonic驱动器与电机
4.3.5 AGV转向轮
4.3.6 Elmo运动控制器Maestro与Elmo驱动器
4.3.7 双轴高精度水平仪
4.3.8 遥控器
4.3.9 其他硬件设备
4.4 机械臂运载车硬件结构
4.5 本章小结
第五章 机械臂运载车控制系统软件设计
5.1 软件开发环境与要求
5.1.1 软件开发环境简介
5.1.2 软件设计要求
5.2 控制系统功能实现
5.2.1 机械臂运载车全方位运动控制
5.2.2 机械臂运载车升降系统
5.2.3 机械臂运载车调平系统
5.3 通讯系统分析
5.3.1 TCP/IP模型
5.3.2 通讯帧设计与定义
5.4 控制系统软件总体设计
5.4.1 控制系统软件总体框架
5.4.2 控制系统软件运行流程
5.4.3 控制系统软件人机界面
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]关于运动控制器及其应用的探讨[J]. 郑善东. 科技创新导报. 2010(22)
[2]ITER遥控运输车结构初步设计及分析[J]. 王芬芬,姚达毛,曹磊,李格,周自波,鲍丽曼. 机械设计与制造. 2009(11)
[3]可控核聚变与国际热核实验堆（ITER）计划[J]. 冯开明. 中国核电. 2009(03)
[4]国际核能应用及其前景展望与我国核电的发展[J]. 欧阳予,汪达升. 华北电力大学学报(自然科学版). 2007(05)
[5]我国核裂变能可持续发展战略研究[J]. 顾忠茂,王乃彦. 中国能源. 2005(11)
[6]用于视觉导航自动车辆的统计数字识别方法[J]. 金立生,王荣本,储江伟,马国胜. 吉林大学学报(工学版). 2004(03)
[7]开关型霍尔集成传感器的原理与应用[J]. 徐鼎新. 计量与测试技术. 2003(04)
[8]基于动力学模型的自动引导车智能导航控制研究[J]. 陈无畏,施文武,王启瑞,何世娣. 农业机械学报. 2003(04)
[9]基于机器视觉引导的两轮差速转向AGV控制问题的研究[J]. 储江伟,王荣本,郭克友,顾柏园,马雷. 机械与电子. 2002(05)
[10]开关型霍尔传感器的应用[J]. 张菊秀,龙晓林. 电子世界. 2002(04)
硕士论文
[1]高温机械臂冷却技术的研究[D]. 李法设.上海交通大学 2014
[2]面向托卡马克腔第一壁维护的遥操作机械臂机构设计及分析[D]. 何强.上海交通大学 2013
[3]基于Mecanum轮全方位移动平台的理论和应用研究[D]. 贾官帅.浙江大学 2012
[4]基于运动控制卡的高精度伺服系统研究[D]. 韩金恒.青岛大学 2009
[5]类人机器人运动控制关键技术研究[D]. 刘学菁.天津大学 2008
[6]移动机器人路径跟踪控制方法研究[D]. 童艳.西北工业大学 2007
本文编号：3661888
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