高空智能幕墻安裝機器人人機協(xié)同控制系統(tǒng)研究.pdf

1、進入21世紀(jì)以來，隨著建筑施工技術(shù)的不斷提升和人們對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，越來越受到人們的青睞，大量的幕墻安裝工程為我國建筑業(yè)帶來了新的發(fā)展契機。
　　由于我國建筑業(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，不僅勞動強度大、施工效率低，而且危險性高，易出現(xiàn)高空墜落傷亡等各類安全事故。在國家“十二五”科技支撐計劃項目（項目編號：2012BAF07B00）

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

3、其進行運動學(xué)分析，建立運動學(xué)方程，求出了其運動學(xué)正解和逆解，應(yīng)用蒙特卡洛方法分析了機器人的工作空間，并對機器人進行了軌跡規(guī)劃。
　　論文著重對控制系統(tǒng)進行了研究和探討，使用了一種基于阻抗控制的人機協(xié)同安裝策略。利用兩個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)境接觸力有機地匹配起來，提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。為了克服扶手和末端執(zhí)行器自重對傳感器的影響，還研究了力傳感器姿態(tài)變化時的重力補償