郑笑宁[1]2003年在《水下遥操作实验系统工具库控制系统的研究》文中研究表明自动工具库技术是提高水下机器人作业系统作业能力和作业效率的关键技术之一。本文针对为遥操作水下作业机械手配备的自动工具库进行了研究。在对其机械本体进行修复和完善的基础上，设计了其控制系统软件，使之能够在此软件的控制下，完成作业要求。 本文首先介绍了整个水下机器人系统的组成，其中重点介绍了本文所研究的自动工具库的结构。在对整个作业系统的框架有所了解的基础上，详细介绍了本文所设计的计算机控制系统，此计算机控制系统是本文的重点所在。本控制系统采用的是PC机与单片机串行通讯的方式，来实现对自动工具库的可视化控制，这也是本课题的主要研究内容。在对本计算机控制系统进行介绍时，首先介绍了整个下位机系统的硬件电路，包括电磁阀驱动电路、伺服阀驱动电路和串行通讯电路等。并且简介了串行通讯的相关内容。在此基础上介绍了其控制程序的编制。而后对上位机的控制软件进行了阐述。在整个控制系统经过调试成功的前提下，经过实际应用，最终表明在此控制软件的控制下，自动工具库能够实现所要求的动作，满足自动更换作业工具的要求。
陆妹[2]2001年在《遥操作水下机械手主从控制系统研究》文中研究指明在原有的SIWR—Ⅱ型水下作业机械手实验样机的基础之上对其性能进行了较全面的改进，形成了一个水下遥操作实验系统，为水下机器人作业性能的研究搭建了一个基础实验平台，为进一步开展水下机械手的遥操作技术研究奠定了基础。 本文主要介绍了整个实验系统的基本组成，并对各组成部分进行了简要分析。在此基础上提出了遥操作实验系统主从控制系统方案，分别对操纵杆控制和局域网控制这两种控制方式进行了研究，并完成了主从控制软件的编写，主从控制软件均采用Visual C++6.0语言编写，具有开放性、可扩展性及友好的界面。研制完成了水下机械手控制系统的硬件和软件系统，并对系统进行了实验调试，结果表明操纵杆和局域网两种控制方式均能实现对水下作业机械手的遥操作，可完成机械手相应的作业任务。
姜正武[3]2001年在《水下机械手遥操作仿真技术研究》文中研究说明利用仿真技术在计算机上建立一个虚拟的现实环境，操作人员通过操作虚拟环境中的机械手(虚拟样机)来实现对远程机械手的控制。由于人与仿真图形之间直观性好，所以控制起来相对容易，这样就实现了对作业机械手的遥操作。 本文介绍了以SIWR_Ⅱ型机械手和自动工具库为主的水下作业系统，解出了机械手运动学逆解，即给出了叁个伺服关节逆解的解析表达式。从理论上讨论了机械手路径规划方法，主要给出了基于栅格扩展的叁种搜索策略。采用计算机图形学中的边界表示法，即B_rep方式，用Visual C++语言编程，在计算机上建立了机械手的几何模型和动态模型。为了使机械手和作业环境更加真实，采用OpenGL和VC的开发环境开发了机械手与自动工具库换接工具的仿真软件，实现了水下机械手遥操作实验系统并完成了演示实验，为遥操作奠定了基础。
杜维杰[4]2005年在《水下作业机械手与工具自动对接技术研究》文中提出水下作业系统是水下机器人的重要部分,包括水下作业机械手、水下作业工具库、水下作业工具及控制系统。研究机械手与工具的自动对接技术对于系统在水下自动更换作业工具,不返回水面便可完成复杂的作业任务有着重要意义。 本文介绍了水下作业系统的各个组成部分,主要对水下作业机械手和水下作业工具库的机械结构和控制系统进行了分析;建立了机械手和工具库的齐次变换矩阵,分析研究了机械手与工具的对接策略,以及机械手的对接位姿、工具库的对接位姿和工具库相对于机械手的位姿,从而确定了对接时机械手与工具库的位姿关系;机械手的大臂摆动关节、小臂俯仰关节、手腕俯仰关节都是由对称阀控制非对称液压缸驱动的,利用机械手单关节伺服控制系统的传递函数(包括伺服阀滑阀阀芯向左和向右运动时系统的传递函数)可以求出单关节静刚度;用微分变换法构造机械手的雅克比矩阵,利用单关节静刚度和雅克比矩阵求出机械手的操作柔度,进而得到机械手末端静刚度;最后对机械手和工具的对接系统进行了分析,包括液压自动对接腕和油路系统。
刘贺平[5]2003年在《SIWR-Ⅱ型水下机械手的误差分析、路径规划及计算机仿真》文中认为随着机器人技术也在不断地发展，机器人的应用领域也在不断的扩大，对机器人的要求也越来越高。而机器人的误差，由于其涉及的因素繁多，因此始终是制约机器人发展的一个难题。路径规划是当今机器人研究的一个热点，它对于智能机器人的重要性诱惑着人们对它进行研究。而，机器人的误差分析的研究对于推动路径规划的研究是有着重要意义的。 本文以SIWR-Ⅱ型水下机械手为例，具体的对其进行误差分析与路径规划的分析、研究。利用微分法，把各方面产生的误差归结为机械手的位置与姿态的微运动，对终端误差与各关节的误差进行推导、计算，从而得出终端误差与关节误差之间的关系式。通过空间曲线的研究，得出空间曲线方程，然后结合机械手的可达空间，得出机械手的路径规划。最后，对于误差分析与路径规划所得的结论，用电脑仿真加以验证。
王春林[6]2005年在《水下作业机械手及自动工具库控制系统的研究》文中提出水下作业技术在海洋石油探测、抢险救生、海底管道的敷设、保养和维修等领域均有广泛的应用。本文研究的水下作业系统包括水下作业机械手和自动工具库两部分,该型作业系统能够在一次下潜中完成多种作业任务,论文研究的内容具有广阔的应用前景。 论文首先介绍了水下作业的国内外发展现状和应用情况。针对现有水下作业实验系统进行了运动学分析,建立了运动学方程,并对原有水下作业系统的机械本体和液压系统进行了修复和完善。针对水下作业系统中机械手的关节驱动形式,建立了阀控非对称缸的数学模型,并对其特性进行了分析。提出采用Fuzzy-PID的控制策略,并与常规PID控制进行了仿真对比,仿真结果表明,采用Fuzzy-PID比采用单纯PID控制策略有更好的适应性。 针对水下作业系统,进行了电液伺服阀和电磁阀驱动电路的设计。设计了基于PC机的控制系统,并对其软硬件进行了调试。考虑到水下作业的特殊性,同时设计了基于单片机的控制系统,该控制系统是以M16为核心的单片机系统。在基于单片机的控制系统中,用户只需通过调节控制盒上的相应电位计和操作键盘上的相应按键便可完成对水下作业系统控制。 论文最后进行了水下作业系统性能实验研究。对机械手的动、静态特性和相关环节元器件的性能进行了实验测试。实验结果表明,该控制系统能够满足机械手与自动工具库的对接和更换工具的要求。
陈有权[7]2008年在《机器人作业工具快速更换技术》文中提出随着工业机器人性能不断提高,其机械结构向模块化、可重构化发展。机器人技术开始源源不断地向各个应用领域渗透。对于不适合由人亲临现场进行施工的危险、极限环境中的焊接任务,如核电站设备的维修、空间结构以及海洋工程的建设与维修等,必须开发遥控焊接机器人来完成。而目前开发的机器人遥控焊接设备大多是针对特定任务开发的专用设备,无法适应极限环境中维修时的多任务要求。而为机器人配置作业工具快速更换器,使机器人一次进入作业环境就可完成多种作业任务。本文对机器人作业工具快速更换技术进行了研究。自动更换装置的关键技术是锁紧机制和切换机制。自动更换装置的锁紧机制主要有钢球式、凸轮式、膨胀式和卡盘式等方式。切换机制主要有气动、液压、电磁等切换方式。综合考虑各种锁紧机制与切换机制的特点,结合本实验室的实验条件,本文采用钢球式锁紧机制和气动的切换机制。并对气动系统得控制方案进行了设计,采用二位五通先导式电磁阀及节流阀进行控制气动切换模块的气缸控制和工具架模块的工具锁紧。采用模块化的设计思想,在可视化的叁维造型软件Solidworks环境中对机器人作业工具自动更换装置进行了虚拟设计与装配,主要包括气动切换模块、机械锁紧模块、电路接口模块和工具架模块等。并对该装置进行了密封设计、精度设计和力学分析。根据最优的设计结果,绘制二维工程图纸,加工一套机器人作业工具快速更换装置。该装置具有结构紧凑、体积小、重量轻、通用性强等特点。为了验证该装置的功能性,本文进行了遥控焊接机器人与作业工具的自动对接实验和对管道的焊接实验。对接实验结果表明对接后机械、电、气等接口连接可靠,切换快速,能够完成机器人末端工具的更换任务。遥控焊接实验结果表明本装置的各接口功能可靠,能够保证焊接对气和电的要求。具有很好的适应性。但也存在着一些微小不足,如加工精度等需要改进。
王成军[8]2008年在《七功能水下机械手本体设计及自适应控制研究》文中指出随着海洋资源探索研究的深入,水下机器人的功能越来越受到世界各国的重视。作为一种通用作业工具,水下机械手一直是作业型水下机器人的首选配置。本文针对深海水下机械手作业环境恶劣、能源供给有限、系统高度非线性及时变等难题,对七功能水下机械手的相关技术进行研究。通过对国内外水下机械手的分析,根据机械手整体集成化的设计思想,并结合水下作业的具体要求,提出七功能水下机械手总体设计的可行性方案,确定七功能水下机械手的技术指标、驱动方式及材料,并设计七功能水下机械手的机械结构,对其结构参数进行比较选取,利用Pro/E完成机械手的叁维结构设计,并利用有限元方法对其进行强度分析。本文将自适应控制理论引入七功能水下机械手位置伺服控制系统,建立七功能水下机械手位置伺服控制系统的数学模型,并对其特性进行分析。采用模型参考自适应控制策略对其进行控制,并与PID控制进行仿真比较,仿真结果表明,采用模型参考自适应控制比采用PID控制策略有更好的适应性,能有效地抑制模型化误差、外界干扰及系统本身参数变化等影响,使被控对象的输出渐近一致地跟随参考模型的输出,改善了系统的动态性能、精度、稳定性和响应速度。
参考文献：
[1]. 水下遥操作实验系统工具库控制系统的研究[D]. 郑笑宁. 哈尔滨工程大学. 2003
[2]. 遥操作水下机械手主从控制系统研究[D]. 陆妹. 哈尔滨工程大学. 2001
[3]. 水下机械手遥操作仿真技术研究[D]. 姜正武. 哈尔滨工程大学. 2001
[4]. 水下作业机械手与工具自动对接技术研究[D]. 杜维杰. 哈尔滨工程大学. 2005
[5]. SIWR-Ⅱ型水下机械手的误差分析、路径规划及计算机仿真[D]. 刘贺平. 哈尔滨工程大学. 2003
[6]. 水下作业机械手及自动工具库控制系统的研究[D]. 王春林. 哈尔滨工程大学. 2005
[7]. 机器人作业工具快速更换技术[D]. 陈有权. 哈尔滨工业大学. 2008
[8]. 七功能水下机械手本体设计及自适应控制研究[D]. 王成军. 哈尔滨工程大学. 2008
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