直角坐标型机械手的运动控制方法研究

发布时间：2021-07-29 22:22

　　机械手在工业自动化领域发挥着越来越重要的作用,目前在工业中大量运用的机械手是结构简单的直角坐标型多轴机械手,但该类机械手通常自动化水平不高、远程监控普及程度较低,本文对直角坐标型机械手的运动控制方法进行研究分析,并针对其中具有典型性的龙门结构多轴机械手进行了设计实验。本文从机械手机构及应用场景入手,详细介绍了机械手的结构特征和尺寸,给出了机械手各个部位关键设备的选型。接着,本文结合机械手结构参数建立了机械手坐标系,并基于机械手各个关节独立可控这一假设前提对其运动学和动力学模型进行数学建模,对该过程中模型抽象、数据采集等环节可能产生的误差与干扰,本文利用卡尔曼滤波和系统辨识等方法进行处理,以降低噪声、提高控制精度。最后,本文结合自适应控制理论,对该机械手进行运动控制系统的设计,并对本文中所设计的卡尔曼滤波器、辨识器、自适应调节器等进行仿真实验。此外,本文还基于web开发技术设计了机械手的远程监控系统,将设备与数据库、云平台等相互连接,实现组态界面、数据交换、控制算法三者之间的紧密结合,为机械手的远程监视与控制提供了良好的人机交互体验。本文采用自适应控制与常规控制手段相比,对包含摩擦力影响... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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全球工业机器人销量及同比增速

中国地质大学（北京）硕士学位论文3图1.1全球工业机器人销量及同比增速早在1959年，美国科学家英格伯格和德沃尔就率先研制出了世界上的第一台工业机器人“Unimate”（见图1.2）。这台工业机器人实际上就是一个结构简单的机械手，它能完成设定好的分拣工作，也正是自这台机械手的诞生，机器人的历史才正真开始（Chem，1968）。图1.2Unimate及其开发团队但是，由于当时的技术还不够成熟，存在着很多问题，并且第一台机械手的造价十分昂贵。面对高额的造价，美国政府并不认为机器人技术具备巨大的潜力，同时美国政府也担心机器人技术的发展会导致本土高达6.65%的失业率继续攀升，导致美国就业情况进一

中国地质大学（北京）硕士学位论文51.2.2国内研究现状我国对机器人技术的研究起步较晚，但是我国政府非常重视机器人技术的发展。从“七五"到863计划，我国一直在有计划地发展机器人技术。经过40多年艰苦漫长的研究和推广，我国在喷漆机械手、焊接机械手、搬运机械手、装配机器人和特种机器人等各种复杂度的机器人机种上，都具有了长足的发展，基本掌握了机器人的设计制造技术。此外，我国对于机器人技术中，相当关键的单元和生产线设计技术、机器人制造技术等十分重视，组建了一支具有一定技术水平的科技团队（蔡自兴，2015；王天然，2017）。同时，我国还针对机器人的生产和应用编制了一系列标准体系，这也表示我国的机器人技术已经与世界成功接轨（陈洋，2017）。但是，我国机器人技术上与世界先进水平依旧存在很大的差距，仅相当于国外90年代中期的水平。从技术上来说，国内一般针对特定的工业需求来研制与之相适应的机械手，通常情况下价格较低、结构较简单、自由度不大、适用范围狭窄（郭俊卿，2016）。由于机器人不仅能够在极端或有毒有害环境中工作，还能够持续不间断地工作，近年来我国工业机器人相关技术发展迅速，机器人已经成为工业制造业中不可或缺的一部分。目前，我国拥有世界公认的全球最大工业机器人市场，我国工业机器人的销量也呈现高速增长趋势（见图1.3）。图1.3我国工业机器人销量及同比增速


本文编号：3310167