打磨机器人控制技术

本书针对用于风机叶片修复打磨的移动机械手进行了理论研究。对打磨机器人的机构、控制策略、运动学、动力学、操作力控制等进行了理论分析。确定了用于风机叶片修复打磨的机器人的机构方案；对打磨机器人的动力学和耦合特性进行了理论分析和仿真研究；分析了打磨机器人的打磨控制策略；基于阻抗控制策略，设计了叶片打磨过程的控制模型，完成了仿真实验的研究。本书内容丰富，理论性强，能反映包括风机叶片在内的大型工件打磨机器人技术的近期新研究进展，具有很强的针对性。本书既可以作为高等院校相关专业研究生和高年级本科生的教材，也可以作为从事大型工件加工机器人和移动机械手研发的技术人员的参考用书。

第1章绪论1
1.1打磨机器人概述1
1.2风机叶片的结构及制造工艺2
1.2.1风机叶片的结构设计2
1.2.2风机叶片的材料选择3
1.2.3风机叶片的制造工艺4
1.3移动机械手的研究概述6
1.3.1移动机械手的组成与特点6
1.3.2移动机械手的国内外研究状况7
1.3.3移动机械手技术在机械加工中的应用10
1.4移动机械手的关键技术12
1.4.1移动机械手的运动规划12
1.4.2移动机械手的协调控制13
1.4.3移动机械手的力控制15
1.5本书的主要内容17
第2章打磨机器人的总体方案19
2.1叶片打磨原理19
2.1.1叶片打磨方法19
2.1.2砂轮位姿分析20
2.2打磨系统方案21
2.2.1系统方案分析21
2.2.2打磨机器人的结构方案24
2.3打磨机器人的控制策略25
2.3.1叶片维护的工艺流程25
2.3.2机器人控制策略分析25
第3章打磨机器人的运动分析32
3.1移动平台运动学分析32
3.1.1微分几何非线性控制理论32
3.1.2非完整系统描述34
3.1.3移动平台的运动学模型35
3.1.4移动平台的可控性分析38
3.2打磨机器人运动学分析38
3.2.1机械手的正运动学模型38
3.2.2打磨机器人的正运动学模型40
3.2.3打磨机器人的运动约束方程42
3.2.4打磨机器人的冗余特性43
3.2.5打磨机器人的逆运动学分析44
3.2.6打磨机器人的工作空间46
3.3叶片的结构及参数48
3.4打磨机器人的轨迹规划50
第4章打磨机器人的动力学分析54
4.1移动机械手的动力学模型54
4.2子系统动力学模型59
4.2.1移动平台动力学模型60
4.2.2机械手动力学模型62
4.3机器人系统的耦合特性分析62
4.3.1机器人机构仿真模型63
4.3.2耦合力对子系统的影响分析64
4.4基于整体动力学的控制分析66
4.4.1控制律的设计67
4.4.2仿真分析71
第5章打磨机器人的控制策略74
5.1自由运动状态轨迹跟踪控制74
5.1.1移动平台的反步跟踪控制75
5.1.2机械手的比例微分加前馈补偿控制79
5.1.3仿真分析81
5.2接触作业状态的操作力控制84
5.2.1主动柔顺控制84
5.2.2阻抗控制的实现方法87
5.2.3操作力的阻抗控制89
5.2.4仿真分析91
第6章风机叶片打磨作业的仿真实验94
6.1作业系统坐标系的建立94
6.1.1环境坐标系的建立94
6.1.2砂轮相对叶片的位姿描述95
6.1.3叶片相对机器人基坐标系的位姿描述96
6.1.4机械手的关节速度97
6.2磨削力的分析98
6.3叶片打磨过程的控制模型99
6.4仿真实验101
参考文献114