面向墙面作业的宏/微装修机器人系统设计与实现
发布时间：2022-12-17 21:24
近年来我国城市化的发展,使得城市居住人口逐年增加,商品房供不应求。在商品房的建设流程中,室内装饰装修工程作为最后一个环节,决定着房屋的实用性和美观性,在整个房屋建设周期中占据较大的比重。在引进普及机电设备和自动化技术以提高施工效率方面,室内装修工程严重落后于其他建设工程,尤其是室内精装修作业中任务量大且质量要求高的墙面抹灰工艺目前还只能依赖人工实现。在人口红利衰减和工作环境恶劣的背景下,建筑装饰装修行业面临用工成本提高和施工低效浪费等诸多问题,亟需应用和发展相关自动化技术来改善和转变施工模式。本课题研究针对当前已有的装修机器人墙面抹灰系统中存在的运动灵活性不足和环境柔顺适应性差等引发的作业低效问题,在原有的研究基础上,基于运动冗余优化和主动柔顺控制的思想方法,设计了具有柔顺性的新型宏/微装修机器人系统,并进行了理论计算分析和抹灰实验验证。论文的主要进行了以下几个方面的研究工作:在了解墙面抹灰工艺的前提下,通过比较传统的人工和既有的装修机器人两种作业方案之间的差距,分析和总结了现有的机器人作业方案存在的不足,提出了新型装修机器人抹灰作业方案,并制定了基于激光和力反馈的控制策略。为提高新型...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景及研究意义
1.3 国内外相关技术研究现状
1.3.1 装修机器人国外研究现状
1.3.2 装修机器人国内研究现状
1.3.3 国内外研究内容分析总结
1.4 本文的主要研究内容
第2章 墙面抹灰装修机器人系统方案设计
2.1 引言
2.2 墙面抹灰工艺介绍与作业方案分析
2.2.1 墙面抹灰工艺特点与需求介绍
2.2.2 人工与机器人作业方案对比分析
2.3 宏微结合的装修机器人系统作业方案
2.3.1 宏/微机器人系统概念
2.3.2 宏/微装修机器人系统本体组成
2.3.3 宏/微装修机器人系统控制策略
2.4 本章小结
第3章 装修机器人宏/微机械臂设计与控制
3.1 引言
3.2 微机械臂设计分析与样机研制
3.2.1 微机械臂功能要求与方案选型
3.2.2 微机械臂运动学分析
3.2.3 微机械臂性能分析与尺寸优化
3.2.4 微机械臂的硬件方案与实物样机
3.3 宏/微机械臂冗余运动控制方法
3.3.1 宏/微机械臂运动学分析
3.3.2 宏/微机械臂冗余控制算法设计
3.3.3 宏/微机械臂冗余控制算法仿真
3.4 本章小结
第4章 装修机器人抹灰执行器设计与控制
4.1 引言
4.2 机器人柔顺控制理论基础
4.2.1 机器人柔顺控制背景与策略
4.2.2 机器人阻抗控制策略思想与方法
4.3 抹灰执行器设计分析与样机研制
4.4 抹灰执行器力控制系统设计与实现
4.4.1 抹灰执行器PID力矩控制器设计与验证
4.4.2 抹灰执行器阻抗控制器设计与验证
4.5 本章小结
第5章 装修机器人墙面抹灰实验
5.1 引言
5.2 装修机器人墙面抹灰实验环境搭建
5.3 装修机器人系统墙面抹灰实验
5.3.1 宏/微机械臂的运动规划实验
5.3.2 抹灰执行器的柔顺控制实验
5.3.3 装修机器人整体墙面抹灰实验
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]建筑装饰装修工程施工工艺探究[J]. 罗跃辉,周晚成,冀晓亮,马芸. 建材与装饰. 2017(29)
[2]三自由度并联机构的位置及工作空间分析[J]. 黄亚太,林光春,黄亮. 组合机床与自动化加工技术. 2017(07)
[3]爬杆机器人能量最优攀爬运动规划[J]. 江励,管贻生,王建生,周雪峰,苏满佳. 机器人. 2017(01)
[4]建筑机器人研究现状与展望[J]. 于军琪,曹建福,雷小康. 自动化博览. 2016(08)
[5]基于D-H法的串联机械手臂工作空间分析[J]. 李瑞霞,李粉霞,杨洁明,周晋阳. 机床与液压. 2015(21)
[6]建筑3D打印发展现状及展望[J]. 田伟,肖绪文,苗冬梅. 施工技术. 2015(17)
[7]基于LabVIEW的增量式PID控制器设计[J]. 方许丹,谭泽汉,贺小林. 日用电器. 2015(08)
[8]中国建筑焊接机器人研究获8项国家专利授权[J]. 施工技术. 2015(04)
[9]建筑劳务用工老龄化:现状、成因和对产业的影响[J]. 吴书安,徐美银,闫志刚. 建筑经济. 2012(12)
[10]3-RPS并联机构运动与静力特性分析[J]. 郑魁敬,崔培,郭海军. 机械设计. 2011(09)
硕士论文
[1]基于阻抗控制的机器人力控制技术研究[D]. 丁润泽.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于阻抗控制的机械臂力/位置控制关键技术研究[D]. 王懂.山东大学 2018
[3]面向自主装修机器人的研究[D]. 杜宇峰.哈尔滨工业大学 2018
[4]UR5型机器人的运动学分析与标定实验研究[D]. 蔡肖肖.浙江理工大学 2017
[5]基于力反馈和视觉的板材安装定位研究[D]. 程志伟.河北工业大学 2011
[6]3-PRS并联机构设计方法研究[D]. 刘琳珊.天津大学 2007
本文编号：3720664
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景及研究意义
1.3 国内外相关技术研究现状
1.3.1 装修机器人国外研究现状
1.3.2 装修机器人国内研究现状
1.3.3 国内外研究内容分析总结
1.4 本文的主要研究内容
第2章 墙面抹灰装修机器人系统方案设计
2.1 引言
2.2 墙面抹灰工艺介绍与作业方案分析
2.2.1 墙面抹灰工艺特点与需求介绍
2.2.2 人工与机器人作业方案对比分析
2.3 宏微结合的装修机器人系统作业方案
2.3.1 宏/微机器人系统概念
2.3.2 宏/微装修机器人系统本体组成
2.3.3 宏/微装修机器人系统控制策略
2.4 本章小结
第3章 装修机器人宏/微机械臂设计与控制
3.1 引言
3.2 微机械臂设计分析与样机研制
3.2.1 微机械臂功能要求与方案选型
3.2.2 微机械臂运动学分析
3.2.3 微机械臂性能分析与尺寸优化
3.2.4 微机械臂的硬件方案与实物样机
3.3 宏/微机械臂冗余运动控制方法
3.3.1 宏/微机械臂运动学分析
3.3.2 宏/微机械臂冗余控制算法设计
3.3.3 宏/微机械臂冗余控制算法仿真
3.4 本章小结
第4章 装修机器人抹灰执行器设计与控制
4.1 引言
4.2 机器人柔顺控制理论基础
4.2.1 机器人柔顺控制背景与策略
4.2.2 机器人阻抗控制策略思想与方法
4.3 抹灰执行器设计分析与样机研制
4.4 抹灰执行器力控制系统设计与实现
4.4.1 抹灰执行器PID力矩控制器设计与验证
4.4.2 抹灰执行器阻抗控制器设计与验证
4.5 本章小结
第5章 装修机器人墙面抹灰实验
5.1 引言
5.2 装修机器人墙面抹灰实验环境搭建
5.3 装修机器人系统墙面抹灰实验
5.3.1 宏/微机械臂的运动规划实验
5.3.2 抹灰执行器的柔顺控制实验
5.3.3 装修机器人整体墙面抹灰实验
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]建筑装饰装修工程施工工艺探究[J]. 罗跃辉,周晚成,冀晓亮,马芸. 建材与装饰. 2017(29)
[2]三自由度并联机构的位置及工作空间分析[J]. 黄亚太,林光春,黄亮. 组合机床与自动化加工技术. 2017(07)
[3]爬杆机器人能量最优攀爬运动规划[J]. 江励,管贻生,王建生,周雪峰,苏满佳. 机器人. 2017(01)
[4]建筑机器人研究现状与展望[J]. 于军琪,曹建福,雷小康. 自动化博览. 2016(08)
[5]基于D-H法的串联机械手臂工作空间分析[J]. 李瑞霞,李粉霞,杨洁明,周晋阳. 机床与液压. 2015(21)
[6]建筑3D打印发展现状及展望[J]. 田伟,肖绪文,苗冬梅. 施工技术. 2015(17)
[7]基于LabVIEW的增量式PID控制器设计[J]. 方许丹,谭泽汉,贺小林. 日用电器. 2015(08)
[8]中国建筑焊接机器人研究获8项国家专利授权[J]. 施工技术. 2015(04)
[9]建筑劳务用工老龄化:现状、成因和对产业的影响[J]. 吴书安,徐美银,闫志刚. 建筑经济. 2012(12)
[10]3-RPS并联机构运动与静力特性分析[J]. 郑魁敬,崔培,郭海军. 机械设计. 2011(09)
硕士论文
[1]基于阻抗控制的机器人力控制技术研究[D]. 丁润泽.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于阻抗控制的机械臂力/位置控制关键技术研究[D]. 王懂.山东大学 2018
[3]面向自主装修机器人的研究[D]. 杜宇峰.哈尔滨工业大学 2018
[4]UR5型机器人的运动学分析与标定实验研究[D]. 蔡肖肖.浙江理工大学 2017
[5]基于力反馈和视觉的板材安装定位研究[D]. 程志伟.河北工业大学 2011
[6]3-PRS并联机构设计方法研究[D]. 刘琳珊.天津大学 2007
本文编号：3720664
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3720664.html
