打磨机器人控制技术

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