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随着社会的发展,建筑行业也是日新月异,但是现在的建筑施工还是依靠大量的人力,不仅劳动强度大,危险系数高,而且质量一致性得不到保证,所以对建筑机器人的研究具有重要的意义。轻载建筑机器人国内外研究取得了很多研究成果,但是安装重型大尺寸板材的建筑机器人的研究在国内外尚属空白。本课题来源于国家863 计划项目——板材安装室内装修机器人系统研究。本文主要完成了板材安装六自由度操作机械手系统的研究工作,主要工作和创新点包括以下几个方面:
首先,根据室内重型大尺寸板材的安装工艺要求,提出了串并联混合型六自由机械手结构,将机械手的三转动自由度和三移动自由度分成两个模块进行设计,三移动自由度采用直角坐标机构形式,三转动自由度采用并联机构。完成了六自由度操作机械手的结构方案。
然后,根据确定的结构分别对三自由度转动平台和三自由度移动平台进行了设计。对于转动平台,分析了典型的并联机构,选用了3-SPS/S 并联机构;对于移动平台,采用导轨滑块丝杠驱动的典型结构,完成了两个平台部件的选取。同时,对3-SPS/S 并联机构的控制策略进行了研究。
其次,对3-SPS/S 并联机构进行了运动学分析、动力学分析,为以后的控制系统的设计提供了理论基础。
利用虚拟样机技术完成了3-SPS/S 并联机构和三移动平台的结构设计和实体建模和虚拟装配,为以后实物装配选定了装配方案。利用ADAMS 对并联机构实体模型进行了运动学仿真,验证了3-SPS/S机构设计的正确性和合理性。