【摘 要】
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船舶的绿色智能化生产建造技术越来越受到关注,但由于船舱内部结构复杂,目前其喷涂工作主要由人工完成。因此迫切需要一种具有极强灵活性和避障能力,可以在狭长、有障碍环境下作业的装备。超冗余机器人拥有卓越的灵活性,具有在船舱内空间作业的工程应用潜力。本文以一种超冗余机器人为研究对象,研究其原理设计和轨迹控制策略,并进行了计算机模拟仿真验证,取得如下研究成果:针对船舱内狭长、有障碍的空间特征,在进行作业需求
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船舶的绿色智能化生产建造技术越来越受到关注,但由于船舱内部结构复杂,目前其喷涂工作主要由人工完成。因此迫切需要一种具有极强灵活性和避障能力,可以在狭长、有障碍环境下作业的装备。超冗余机器人拥有卓越的灵活性,具有在船舱内空间作业的工程应用潜力。本文以一种超冗余机器人为研究对象,研究其原理设计和轨迹控制策略,并进行了计算机模拟仿真验证,取得如下研究成果:针对船舱内狭长、有障碍的空间特征,在进行作业需求和性能要求分析的基础上,确定了选用具有万向节单元、电动推杆驱动的模块化机器人总体设计方案,推导了机构简化的电动推杆推力计算算法。将机器人分为基础臂和工作臂两部分,进行轨迹控制策略设计,在此基础上建立了机构的正、逆解和速度解析解模型,其中由驱动空间至关节空间的映射关系采用平面机构几何方法进行推导,从关节空间至操作空间采用D-H（Denavit-Hartenberg）法建立映射关系,采用运动学能量最小原则推导了雅各比伪逆法并建立机构的速度模型,在给定轨迹约束条件下进行轨迹拟合逆解求解,从而建立机构的运动学模型。利用商用软件,建立了机构和作业环境的计算机仿真模型,在给定作业空间下采用不同的轨迹控制策略进行模拟。仿真结果表明机构可达空间、灵活度性能满足作业要求。
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