高空智能幕墻安裝機(jī)器人人機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著建筑施工技術(shù)的不斷提升和人們對(duì)審美要求的不斷提高，大型建筑幕墻開始逐步在大型建筑尤其是地方標(biāo)志性建筑物中占據(jù)了主導(dǎo)地位，越來(lái)越受到人們的青睞，大量的幕墻安裝工程為我國(guó)建筑業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。
　　由于我國(guó)建筑業(yè)的整體智能化施工水平較低，高空幕墻的安裝大多依賴人工，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工效率低，而且危險(xiǎn)性高，易出現(xiàn)高空墜落傷亡等各類安全事故。在國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2012BAF07B00）

2、支持下，針對(duì)上述問題，在原有智能化幕墻安裝機(jī)器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入基于阻抗控制的人機(jī)協(xié)同技術(shù)，開發(fā)適合高空幕墻安裝作業(yè)的機(jī)器人控制系統(tǒng)。
　　通過對(duì)國(guó)內(nèi)外建筑幕墻安裝施工現(xiàn)狀的研究，以及深入工程實(shí)地調(diào)研，得到了室外高空作業(yè)相對(duì)于一般建筑施工的特點(diǎn)。結(jié)合高空幕墻板材的大尺寸、大重量等要素，總結(jié)限制我國(guó)高層建筑幕墻實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化安裝的技術(shù)難點(diǎn)，并從中提煉出本課題研究的要點(diǎn)。結(jié)合本課題組其他同學(xué)研發(fā)并制作出來(lái)的六自由度高空幕墻安裝機(jī)器人，對(duì)

3、其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，求出了其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解，應(yīng)用蒙特卡洛方法分析了機(jī)器人的工作空間，并對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了軌跡規(guī)劃。
　　論文著重對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和探討，使用了一種基于阻抗控制的人機(jī)協(xié)同安裝策略。利用兩個(gè)六維力傳感器分別采集操作力和幕墻與環(huán)境的接觸力，使機(jī)器人系統(tǒng)的負(fù)載力、人工操作力能與環(huán)境接觸力有機(jī)地匹配起來(lái)，提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。為了克服扶手和末端執(zhí)行器自重對(duì)傳感器的影響，還研究了力傳感器姿態(tài)變化時(shí)的重力補(bǔ)償