关键词:
清仓机器人
绳驱并联机构
运动学分析
工作空间
运动控制
摘要:
煤仓是煤矿厂生产和运输煤炭过程中重要的装置,其储存和输送功能对煤炭的生产能力起着决定性的作用。随着采煤过程机械化与采矿生产集中化的不断提升,煤炭产量增大导致煤仓存储量逐渐增多,吞吐量越来越高,这容易使煤仓在使用过程中出现不同程度的粘壁与堵塞问题。为了解决上述问题,研究一种基于绳索驱动的清仓机器人及其控制技术,主要研究内容如下:
根据煤仓的结构与工作环境,设计清仓机器人整体的系统平台,清仓作业机构选择折叠连杆形式,绳索驱动并联机构构型选择三个吊点四根绳索的欠约束方案,所设计的绳索驱动单元机构集合了绕线与导线功能,最终确定清仓机器人清仓工作流程。
建立清仓机器人运动学模型,根据闭环矢量法则推导位置正解和逆解;分析定滑轮对清仓机器人位置精度的影响;推导速度、加速度关系;对清仓机器人的圆周运动与绕轴转动运动进行数值仿真。
构建清仓机器人静力学平衡方程;利用蒙特卡洛方法,计算清仓机器人工作空间;建立清仓机器人动力学模型,为规避绳索虚牵引现象搭建了绳索索力优化模型;分析清仓机器人刚度并建立刚度矩阵,确立了刚度矩阵评价指标,根据清仓机器人的工作空间进行刚度分析。
分析柔顺控制优缺点,考虑绳索驱动并联机构以及清仓机器人工作的特点研究力/位混合控制策略,搭建清仓机器人控制系统,详细介绍了硬件组成与功能,根据控制策略设计了清仓机器人控制软件流程方案。
采用扩充临界比例度法对控制器参数进行设定;分析在不同的速度条件下该控制策略对清仓机器人的控制状况,结果验证力/位混合控制策略对绳索索力分配的合理性和机器人末端跟踪的准确性。
图52幅;表10个;参45篇。