基于阻抗控制的复合材料管体螺纹磨削机器人控制研究

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1、工学硕士学位论文基于阻抗控制的复合材料管体螺纹磨削机器人控制研究苗壮哈尔滨理工大学2016年3月国内图书分类号：TB332工学硕士学位论文基于阻抗控制的复合材料管体螺纹磨削机器人控制研究硕士研究生：苗壮导师：尤波申请学位级别：工学硕士学科、专业：控制理论与控制工程所在单位：自动化学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TB332DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonControlofThreadofCompositePipeGri

2、ndingRobotBasedonImpedanceControlCandidate：MiaoZhuangSupervisor：YouBoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ControlTheoryandControlEngineeringDateofOralExamination：March,2016University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕古学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕±学位

3、论文《基于阻抗控制的复合材料管》，在体螺纹磨削机器人控制研究，是本人在导师指导下哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除己注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研究成果。对本文研巧工作做出贡献的个人。。和集体，均己在文中明确方式注明本声明的法律结果将完全由本人承担作者签名：苗故曰期年ｊ月曰哈尔滨理工大学硕古学位论文使用授权书《基于阻抗控制的复合材料管体螺纹磨削机器人控制研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研１究成果归哈尔滨

4、理工大学所有，本论文的研巧内容不得＾其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留。并向有关部口提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅本人授权哈尔滨１＾、理工大学可，可公布论文的全部：采用影印缩印或其他复制手段保存论文或部分内容。本学位论文属于□。保密，在年解密后适用授权书不保密回。（请在从上相应方框内打Ｖ）ｄ月三作者签名：苗吐曰期年曰ｆ■＞导师签名：日期年＾月日尤］基于阻抗控制的复合材料管体螺纹磨削机器人控制研究摘要复合材料管体制品具有质量轻、强度高、

5、耐腐蚀、可设计性强等优点，它已经在石油化工、能源、医学等行业领域得到广泛的应用，并发挥着极其重要的作用。目前，世界各国一般采用螺纹进行管体之间的连接，而能否磨削加工出满足精度、强度要求的螺纹满足是影响影响管体装配的关键环节。现阶段，螺纹的加工一般采用机床进行打磨。由于机床的作业空间有限，设备通用性比较差，成本较高，而且个别环节依然需要人工作业，效率低下，对人身体危害较大。因此，用工业机器人代替机床进行复合材料管体螺纹的磨削加工已经成为其生产加工环节的新趋势。所以针对以上问题，论文对基于阻抗控制的复合材料管体螺纹磨削机器人控制方法进行了研究。本文

6、首先对磨削的基本原理及进行了研究，并对机械臂末端受力情况及磨削力的测量进行了分析，通过径向估计法保持力的恒定同时实现姿态的实时校正。然后针对复合材料管体螺纹磨削作业时，对机械臂约束力和位置要素需要满足控制要求，提出了可变增益的阻抗控制策略。该方法建立在机器人和工作对象之间相互作用分析的基础上，通过刚度增益的变化，实时校正力的参考值,保证机械臂末端的实际作用力能够稳定跟踪期望的磨削作用力。这种方法对因外界环境等未知因素而产生的扰动和误差具有良好的鲁棒性,而且计算量小。基于上述方法，又针对机器人磨削作业时的状态转换控制和系统变形问题提出了完善和补偿

7、。最后对管体螺纹磨削控制算法进行了仿真实验，并研究了变化控制参数仿真将主要仿真控制参数变化时控制性能相应的变化情况，从而证明本文的控制策略具有良好的稳定性，并且能够满足对机器人实时控制的要求，同时也证明了本文采用的控制策略的有效性。关键词复合材料；螺纹；阻抗控制；机器人-I-ResearchonControlofThreadofCompositePipeGrindingRobotBasedonImpedanceControlAbstractCompositepipeproductshastheadvantagesoflightweight,hi

8、ghstrength,corrosionresistance,strongdesignfeaturesandsoon,ithasbeenwidelya