面向高空幕墙安装的力反馈遥操作系统研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：201321202058河北工业大学硕士学位论文面向高空幕墙安装的力反馈遥操作系统研究论文作者：章鹏学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：李铁军职称：教授资助基金项目：国家“十二五”科技支撑项目DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringRESEARCHONTELE-OPERATIONSYSTEMFORTHEINSTALLATIONOFAERIALCURTAINWALLBASEDONFORCEF

2、EEDBACKbyZhangPengSupervisor:Pro.LiTiejunMay2016ThisworksupportedbyNationalKeyTechnologyR&DProgramoftheMinistryofScienceandTechnologyofChina.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声

3、明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：I摘要进入21世纪以来，随着建筑装饰业的快速发展，建筑幕墙开始被广泛应用于建筑装饰领域，并做为一种新的建筑语言被人们所认可。与此同时，随

4、着城市人口的快速增长，高层建筑开始取代多层建筑成为城市的主要建筑类型，这使得建筑装饰业对于高空幕墙安装作业的需求日渐增长，在人工进行高空幕墙安装的过程中，高空作业劳动强度大、工作环境恶劣、危险系数高等缺点开始显现，成为建筑装饰业发展过程中必须面对的问题。本课题对建筑装饰业的发展情况进行了分析，研究了建筑机器人以及遥操作技术的发展现状，并深入工地进行调研，明确了行业对于高空幕墙安装的实际需求，总结出了高空幕墙远程自动化安装过程中的技术难点，提炼出了课题的研究重点，提出了建立面向高空幕墙安装的力反馈遥操作系统的课题思路。首先，通过对传统幕墙安装工艺的分析，提出了适用于高空幕墙自动化

5、安装的工艺流程，并根据遥操作系统的实际需求完成了遥操作系统的整体架构设计。其次，从理论分析出发，建立了遥操作系统的动力学模型，通过李雅普诺夫稳定性定理以及遥操作系统透明性判据，明确了为保证遥操作系统的稳定性及透明性，系统中各个参数应保持在怎样的范围。本文根据结构不对称的主从机器人系统建立了主从机器人工作空间映射关系，明确了幕墙安装机械手在运动过程中的轨迹规划算法，设计了幕墙安装机械手轨迹矫正模糊PID控制器，建立了功能完善的遥操作系统。最后，在实验中对遥操作系统的各个功能进行了验证，实验证明，本课题所设计的面向高空幕墙安装的遥操作系统具有完善的功能，能够完成高空幕墙的远程安装工

6、作。关键词：高空幕墙安装，临场感，遥操作系统，力反馈，视觉反馈IIIABSTRACTSince21stCentury,withtherapiddevelopmentofarchitecturaldecorationindustry,curtainwallhasbeenappliedtothefieldofarchitecturaldecorationwidelyandacceptedbypeopleasanewarchitecturallanguage.Atthesametime,withtherapidgrowthofurbanpopulation,high-risebuil

7、dingbecomethemajortypeofthearchitecturesinplaceofmulti-storiedbuilding,thatmadethegrowingrequirementsoftheaerialcurtainwallinstallation.Duringtheinstallationofthecurtainwallartificially,problemslikelargelaborintensity,lowconstructionefficiency,andh