论文摘要
随着我国经济的发展,管道在人们的生产和生活中得到了广泛的应用,由于管道长期的使用,难免会有损坏、泄漏、断裂等现象。所以管道的维护问题便急需解决。但在某些场合,人们无法直接进行维护与修理,便需要一种能代替人们进行工作的机器,管道机器人便应运而生。以管道机器人的执行机构运动平台为研究背景。通过简化机构,建立了平台的物理模型,利用虚位移原理,列出静力学方程,求解出平台在外力作用下的杆的受力情况。通过对其平台机构参数的分析,建立了平台的运动学模型,及位置反解和速度反解方程。利用拉格朗日方法建立了动力学模型,推导出模型在不同位姿下的受力情况及求解方法。结合动力学及静力学方程的求解结果及机构的运动要求,对机构的驱动电机进行了选择。分析了电机的控制过程,对单支链采用闭环控制,使上平台的运动精度得到提高。根据支链的机构参数,建立了支链的物理模型及其传递函数,利用传递函数对系统进行了稳定性分析、误差分析和误差补偿。利用ADAMS软件,进行虚拟样机的建模,对机构进行了动力学和运动学仿真。通过具体实例的仿真,得到了运动学及动力学的输入、输出曲线图,通过曲线图的分析,得出平台机构运行平稳,符合设计要求,具有良好动力学性能。
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摘要ABSTRACT目录第1章 绪论1.1 课题研究背景1.2 管道机器人的发展现状1.3 管道机器人的研究状况综述1.3.1 管道机器人的发展情况1.3.2 并联机器人研究现状、发展动态1.4 选题意义及研究内容第2章 运动学和动力学分析2.1 并联机器人的结构参数及工作原理2.2 并联机器人的运动学模型2.2.1 齐次变换2.2.2 并联机器人位置反解2.2.3 并联机器人的速度反解2.3 静力学模型2.3.1 虚位移的概念2.3.2 理想约束2.3.3 虚位移原理2.3.4 静力学方程2.4 并联机器人动力学模型第3章 步进电机的选型及运动控制3.1 概述3.1.1 步进电动机的特点3.1.2 步进电动机的分类、原理及驱动3.1.3 步进电机的运行特性3.2 步进电机的选型3.3 步进电机的闭环控制3.3.1 闭环控制的总体思路3.3.2 光电编码器第4章 控制系统的数学模型及其分析4.1 并联机器人的机构参数4.2 支链系统的数学模型4.3 系统的性能分析4.3.1 系统的稳定性分析4.3.2 系统的误差分析4.3.3 系统的误差补偿方式第5章 运动平台的动力学仿真5.1 动力学分析与仿真的基本概念5.2 ADAMS的三个重要模块5.2.1 ADAMS/Vew(基本环境)5.2.2 ADAMS/Solver(求解器)5.2.3 ADAMS/PostProcessor(专用后处理模块)5.3 ADAMS中动力学求解算法5.3.1 微分-代数(DAE)方程的求解算法过程5.3.2 坐标缩减的微分方程求解过程算法5.4 并联机器人建模5.5 并联机器人仿真5.5.1 运动学正解仿真5.5.2 动力学仿真第6章 结论参考文献致谢
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