高速輕型并聯(lián)機械手關鍵技術及樣機建造.pdf

1、該文研究了一種可實現(xiàn)二平動自由度并聯(lián)機構(gòu)的概念設計、尺度綜合、伺服電機參數(shù)預估、控制器參數(shù)整定、運動學標定等關鍵技術,開發(fā)了一臺可充電電池質(zhì)量高速自動分揀機械手產(chǎn)品化樣機,取得了如下創(chuàng)造性成果:□利用平行四邊形的性質(zhì),提出一種具有中國自主知識產(chǎn)權,可實現(xiàn)二平動自由度的全鉸接并聯(lián)機構(gòu)---Diamond機構(gòu).該機構(gòu)因采用轉(zhuǎn)動副,伺服電機安裝在機架上,故制造成本低,且利于實現(xiàn)高速運動.將該機構(gòu)與一單自由度進給機構(gòu)串接可構(gòu)成三平動自由度混聯(lián)機

2、械手,因此特別適用于在一個平面內(nèi)需要高速運動,而在與該平面正交方向需要長(短)距步進或緩進的場合.□提出了一種全域綜合性能指標.該指標兼顧了雅克比矩陣條件數(shù)全域均值和波動量間的矛盾,同時通過引入傳力特性、工作空間/機構(gòu)體積比、以及工程可行性等一系列約束條件,進而實現(xiàn)了機構(gòu)尺度的最優(yōu)綜合.提出一種確定伺服進給電機參數(shù)的方法.該方法借助奇異值分解原理,建立了關節(jié)變量上界與單位操作變量間的映射關系,進而可快速預估出伺服電機參數(shù).□提出一種對固

3、定增益PID調(diào)節(jié)器進行參數(shù)整定的有效方法.該方法采用CHR擾動抑制算法整定速度環(huán)參數(shù),并根據(jù)電控與機械子系統(tǒng)匹配原則,實現(xiàn)位置環(huán)增益整定.上述方法與速度前饋功能,有效地提高了機械手的速度、軌跡精度和運動穩(wěn)定性.□提出一種首先辨識主動臂回零轉(zhuǎn)角誤差,而后再辨識其它幾何參數(shù)誤差的分層遞階運動學標定方法.理論與工程實踐證明,該方法具有很強的魯棒性.□基于上述研究成果,建造出一臺可充電電池質(zhì)量高速自動分揀機.樣機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、生產(chǎn)率