平面柔性多连杆机械臂的一体化设计

论文摘要

目前,工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业等领域中,完成焊接,分配,装配,喷漆及搬运等操作功能。传统的工业机器人设计方法是由机械工程师依据工作空间和负载等要求先设计出机械部分,再由控制工程师在已有机械部件的基础上设计出满足诸如调整时间,超调等特定性能要求的控制系统。这样设计出的工业机器人往往体积庞大笨重,耗费材料和能源且效率低下。而在半导体封装领域,比如自动焊线机等的设计中,对高速高精度的要求日益严格,传统设计方法已经不能满足系统性能的要求,采用一种革新的设计方法已势在必行。在本文中,提出了针对点位控制的一体化设计方法的大体框架。首先采用有限元方法,建立了平面柔性两杆机构的动力学模型。在闭环系统中采用了PD控制方法。通过求解一体化设计问题,结构参数和控制参数同时得到优化。作为一种全局优化算法,微分进化被用来求解该优化设计问题。最后,仿真结构显示一体化设计方法使得系统性能得到改善。

论文目录

• ABSTRACT
• 摘要
• ACKNOWLEDGEMENT
• CHAPTER 1 INTRODUCTION
• CHAPTER 2 DYNAMIC MODELING
• 2.1 Dynamic modeling methods of flexible manipulators
• 2.2 Kinetic energy and potential energy
• 2.3 Dynamic model
• 2.4 Summary
• CHAPTER 3 CONTROLLER DESIGN
• 3.1 Arm dynamics
• 3.2 PD control and performance evaluation
• 3.3 Summary
• CHAPTER 4 INTEGRATED DESIGN PROBLEM FORMATION
• 4.1 Shape optimization of flexible manipulator
• 4.2 The integrated design method
• 4.3 Objective function
• 4.4 Constraint function
• 4.5 Summary
• CHAPTER 5 SIMULATION AND DISCUSSION
• 5.1 Simulation and discussion
• 5.2 Summary
• CHAPTER 6 CONCLUSION
• REFERENCES