高空幕墙安装机器人作业平台的抑振系统研究

发布时间：2017-05-19 14:04

  本文关键词：高空幕墙安装机器人作业平台的抑振系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：幕墙是建筑外墙装饰的重要组成部分,传统的高空幕墙施工存在效率低、精度差且容易发生坠落事故等问题,因此,机器人化智能施工装备是必要发展方向。随着高层建筑的不断增多,幕墙安装机器人需借助高空作业平台进行施工,而该平台会因风载荷、操作工人的移动以及机器人的运动等因素产生振动,本文主要针对高空幕墙安装机器人的作业平台在施工过程中的振动及抑振问题进行研究。首先,分析高空幕墙安装机器人对其作业平台的基本要求,对比当前高空作业设备的分类和特点,结果显示高处作业吊篮比较适合作为幕墙安装机器人的作业平台,但其在施工过程中极易出现振动,因此对该平台进行振动特性分析,并利用ANSYS Workbench的Modal模块进行验证,得出该平台存在空间三个平动方向的振动。为了对该振动进行有效抑制,综合当前振动控制方法的分类及特点,最终选择被动控制的阻尼耗能减振作为本课题的抑振方法。其次,针对作业平台存在的多维振动特性,提出基于3-UPU三平动并联机构的抑振系统,通过在其移动副上施加油压缓冲器来实现多维抑振效果,该机构提供的阻力与作业平台的振动方向相同。通过研究并联机构的运动学和力学分析,包括位置正逆解、速度和工作空间分析,计算机构各支链受力和移动副位移的大小,得出该机构比较适合作为作业平台的抑振机构,并选取西捷克AD-2550油压缓冲器作为抑振元件。再次,利用拉格朗日方程建立抑振机构的振动微分方程,通过模态分析计算固有频率和主要振型等动态特性,并使用Matlab/Simulink对其进行振动响应仿真分析,结果显示抑振机构在三个移动方向上均具有减振效果。根据力雅克比矩阵计算抑振机构的等效阻尼与各支链阻尼之间的函数关系,为验证机构的抑振效果提供理论支撑。最后,分别对作业平台和带抑振系统的作业平台进行振动特性和仿真分析,结果显示,抑振系统对作业平台的三个移动方向均具有明显的抑振效果,当单个抑振机构的支链阻尼为11000N·S/m时,作业平台的振动响应为临界阻尼振动特性,并且该阻尼值小于所吸附板材的最大允许阻尼,可以达到良好的抑振效果。
【关键词】：幕墙安装机器人 作业平台 抑振系统 并联机构
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU69
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 课题的研究背景10-16
• 1.1.1 行业背景10-12
• 1.1.2 高空幕墙安装机器人对作业平台的基本要求12-15
• 1.1.3 对作业平台抑振的必要性15-16
• 1.2 抑振系统的研究现状16-18
• 1.3 并联机构在多维减振中的应用18-20
• 1.4 课题的来源及研究目的和意义20-21
• 1.5 课题的主要研究内容21-22
• 第二章 高空幕墙安装机器人系统的组成及其作业平台振动特性22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 机器人系统的组成22-25
• 2.2.1 机器人作业平台23-24
• 2.2.2 高空幕墙安装机器人24-25
• 2.2.3 幕墙输送系统25
• 2.3 作业平台的振动特性25-31
• 2.3.1 作业平台的振动成因分析25-26
• 2.3.2 作业平台的模态分析26-31
• 2.3.2.1 模态分析26-27
• 2.3.2.2 作业平台的模态分析27-31
• 2.4 抑振方法研究31-33
• 2.4.1 抑振方法及特点31-32
• 2.4.2 作业平台的抑振方法32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 并联机构抑振系统的机构分析34-52
• 3.1 引言34
• 3.2 抑振系统的方案设计及机构选型34-36
• 3.3 机构描述和自由度计算36-37
• 3.4 并联机构的运动学分析37-42
• 3.4.1 坐标系建立37-38
• 3.4.2 位置逆解38-40
• 3.4.3 位置正解40-41
• 3.4.4 速度分析与雅克比矩阵41-42
• 3.5 并联机构的工作空间分析42-45
• 3.6 并联机构的参数计算及元器件选型45-50
• 3.6.1 作业平台对并联机构的水平分力求解45-47
• 3.6.2 并联机构各支链受力及位移求解47-49
• 3.6.3 并联机构各支链的阻尼器选型49-50
• 3.7 本章小结50-52
• 第四章 抑振系统的振动特性52-68
• 4.1 引言52
• 4.2 抑振系统的振动微分方程52-55
• 4.3 抑振系统的模态分析55-59
• 4.3.1 抑振系统的固有频率55-57
• 4.3.2 抑振系统的振动模态57-59
• 4.4 抑振系统的振动响应仿真59-62
• 4.5 抑振系统的等效阻尼62-67
• 4.5.1 Z方向等效阻尼63-64
• 4.5.2 Y方向等效阻尼64-65
• 4.5.3 X方向等效阻尼65-67
• 4.6 本章小结67-68
• 第五章 抑振系统的抑振效果仿真68-80
• 5.1 引言68
• 5.2 作业平台的振动仿真68-71
• 5.2.1 作业平台的微分方程68-70
• 5.2.2 作业平台的振动响应仿真70-71
• 5.3 带抑振系统作业平台的振动仿真71-78
• 5.3.1 带抑振系统作业平台的微分方程71-74
• 5.3.2 带抑振系统作业平台的振动响应仿真74-75
• 5.3.3 抑振效果的优化75-78
• 5.4 本章小结78-80
• 第六章 结论与展望80-82
• 参考文献82-86
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果86-88
• 致谢88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李开生,张慧慧,费仁元,宗光华;国外服务机器人的发展动态和前景[J];制造业自动化;2000年06期

2 长路;机器人技术在发展[J];世界制造技术与装备市场;2001年01期

3 盛文蔚,徐威,王高中,王石刚;自重构机器人的结构特征和研究现状[J];组合机床与自动化加工技术;2003年07期

4 陌尘;;实用机器人制作讲座(五)——机器人供电系统(电池应用部分)[J];电子制作;2003年09期

5 严勇杰;朱齐丹;孙晓辉;;分布式多机器人协作研究与仿真[J];应用科技;2006年02期

6 李慕君;陈家祥;;机器人乐队的系统设计与实现[J];电气自动化;2007年05期

7 Reinhard Irrgang;;全自动机器人使操作更简单[J];现代制造;2007年14期

8 ;包装工业机器人技术应用[J];中国包装工业;2008年12期

9 ;涂装机器人[J];汽车工艺与材料;2008年06期

10 ;机器人[J];机械工程师;2008年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 胡春华;范勇;朱纪洪;孙增圻;;空中机器人的研究现状与发展趋势[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年

2 陈卫东;;服务机器人的技术发展及微特电机在其中的应用[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年

3 肖玉林;侍才洪;陈炜;李浩;张西正;;救援机器人的现状及发展趋势(综述)[A];天津市生物医学工程学会第三十四届学术年会论文集[C];2014年

4 郑亚青;吴建坡;;岸边集装箱宏-微起重机器人的机构、结构设计及运动仿真[A];2009海峡两岸机械科技论坛论文集[C];2009年

5 王静;边继东;张大慧;林峰华;张宏;;管道定量采样机器人系统设计[A];2009全国虚拟仪器大会论文集（二）[C];2009年

6 黄海明;杨雷;宋跃;赖思沅;;智能保安巡逻机器人[A];2009全国虚拟仪器大会论文集（二）[C];2009年

7 王明辉;马书根;李斌;;独立操作型可重构机器人群体的动态层次体系结构研究[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年

8 谭金林;刘明英;梁建民;;机器人硬件电路设计[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集（下册）[C];1995年

9 许家中;孔祥冰;尤波;李长峰;禹鑫q

本文编号：378873