聚变堆精细操作机器人运动控制技术研究

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1、单位代码１ＣＭ４４分类号了编号硕±学位论文、题目娶节至仰；气Ｌ，化名》义＾乎片Ｖ務＇倘手妍宛生姓名斋＾鄉＞ＷＺ（谷届富少专业））带导师姓名本菱Ｉ石據作化、论文完成日期店嫂皆＾Ａ達Ｓｈｅｎｙａ打ｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｊＢＨＢ沈阳理工大学硕±学位论女原创性声明，本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下由作者本。有关观点、，人独立完成的、方法数据和文献的引用己在文中指出并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论

2、文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要。贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。冰作者（签字）：和日期：击年若月战日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解沈阳理工大学有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：沈阳理工大学有较保留并向国家有关部口或机构送交学。位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅本人授权沈阳理工大学可封将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可、。采用影印、缩印或其它复制手段

3、保存汇编学位论文（保密的学位论文在解密后运用本授权书）；＾学位论文作者签名：指导教师签名々：：、日日期］期１、＞０、〇瓜如、？ｆｃ分类号：TP242.2密级：ＵＤＣ：621.3编号：工程硕士学位论文聚变堆精细操作机器人运动控制技术研究硕士研究生：杨君娟指导教师：王秀莲教授王挺副研究员学科、专业：控制工程沈阳理工大学2016年3月分类号：TP242.2密级：ＵＤＣ：621.3编号：工程硕士学位论文聚变堆精细操作机器人运动控制技术研究硕士研究生：杨君娟指导教师：王秀莲教授王挺副研究员学位级别：工程硕士学科、专业：控制工

4、程论文提交日期：2015年12月10日论文答辩日期：2016年3月10日学位授予单位：沈阳理工大学ClassificationIndex:U.D.C:AThesisfortheMasterDegreeofScienceinEngineeringTheMotionControlTechnologyResearchInTele-operateFusionReactorRobotCandidate:YangJunjuanSupervisor:Prof.WangXiulianProf.WangTingAcademicDegreeAppli

5、edfor:MasterofScienceinEngineeringDateofSubmission:December,2015DateofExamination:March,2016University:ShenyangLigongUniversity摘要核聚变能作为一种资源无限、清洁安全的新能源是当今世界解决能源问题的最主要出路。由于热核反应堆内部环境不适合人类在里面工作，在运行期间需要对其进行维护维修以及对一些旧的设备进行拆卸并更换、装配一些新的设备，故而需要遥操作机器人系统去代替人类去完成这部分工作。本文重点分析了遥操作机

6、器人系统的从端机械臂的运动控制，主要完成机械臂的运动学分析、动力学分析、轨迹规划以及运动控制、机械臂的交互系统建立以及机械臂的离线仿真以及样机实验研究。首先，对聚变堆精细操作机器人进行运动学分析。建立机器人的运动学模型，给出其D-H参数，并根据D-H参数法则得出机器人的正向运动学，利用蒙特卡洛法求解工作空间，结合聚变堆精细操作机器人的具体构型，在MATLAB上仿真得到机器人的基本工作空间。结合雅可比矩阵，给出了阻尼最小二乘法求解机器人的逆运动学求解方法，完成聚变堆精细操作机器人的完整的运动学分析。其次，对聚变堆精细操作机器人进行动

7、力学分析。基于拉格朗日公式求得机器人的动力学方程，给出了基于拉格朗日方程用雅克比矩阵表示的简化形式。根据聚变堆精细操作机器人的具体构型，给出聚变堆精细操作机器人动力学参数，为后续的在此基础上利用动力学方程进行机器人的离线控制仿真提供理论基础。另外，对聚变堆精细操作机器人进行轨迹规划。在笛卡尔空间规划过程中，采用加权最小范数法的二次修正法从而实现避免关节越限，并对其进行了奇异性分析，给出了避免关节奇异的解决方案；在关节空间的轨迹规划过程中，详细介绍了多段三次多项式插值方法和五次多项式插值方法。最后运用MATLAB对两种规划仿真结果进

8、行分析，验证规划的可行性。此外，利用ADAMS和MATLAB完成基于重力补偿的PD控制对于系统做动力学仿真。对实现该机器人考虑动力学因素的动态控制仿真方法做了初步探讨。最后，搭建聚变堆精细操作机器人的交互系统，完成机器人运动的离线仿真和样机实验，验