【摘 要】
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机器人作为新一代生产工具,国家投入了大量的人力物力财力用于机器人的研究和发展。其中搬运机器人作为可以自主运动、执行搬运工作的自动化产品,在整个工业生产过程中起衔接作用,因此,搬运工作的质量好坏也必然会影响后续工作的进行。本课题作为智能物流装卸电动搬运车项目的一部分,基于串联结构进行深入研究,并在运动学、动力学、液压伺服方面进行了针对性研究。本文对机器人拓扑结构学、机构学等进行深入研究,通过对连杆机
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机器人作为新一代生产工具,国家投入了大量的人力物力财力用于机器人的研究和发展。其中搬运机器人作为可以自主运动、执行搬运工作的自动化产品,在整个工业生产过程中起衔接作用,因此,搬运工作的质量好坏也必然会影响后续工作的进行。本课题作为智能物流装卸电动搬运车项目的一部分,基于串联结构进行深入研究,并在运动学、动力学、液压伺服方面进行了针对性研究。本文对机器人拓扑结构学、机构学等进行深入研究,通过对连杆机构的综合与机器人拓扑结构综合推导出串联搬运机械臂结构,并引入P（4R）结构对其改进。运用Adams对该结构进行尺度方面的优化,通过Solidworks建模并做动力学仿真,对其受力情况等方面进行研究,并根据仿真数据计算油缸等参数,最终得到一套适合高空搬运作业的串联机械臂。为了运动控制系统的建立,对串联机械臂进行正、逆运动学分析,得到关节空间与操作空间的映射关系,既可以实现对末端位置的实时监控,又可对关节位移进行反解。同时根据运动学的研究,针对该低冗余结构进行逆运动学求解,得出关节空间的位移对应函数。根据求解出串联机械臂工作空间边缘函数,运用Matlab对工作空间仿真,直观反应其工作空间的优越性。对液压控制系统研究。建立阀控缸液压系统数学模型,推导基于PID控制的开、闭环控制系统传递函数,通过Matlab\Simulink对控制系统进行仿真,整定参数,得出控制系统Bode图,判断控制系统稳定性。研究了PID控制系统与滑模变结构控制系统的控制稳定性与信号跟踪性能,并对各自的优缺点及解决措施做了针对性研究。最后建立控制系统的AMESim模型,进行液压系统仿真,并根据研究做有针对性的硬件选型与组态,搭建实验平台,设计简单易用的操作界面,并进行实际的控制实验,通过对实验数据的分析,实际验证该结构及控制系统的适用性,任务完成情况较好。
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