天花板辅助安装机械手系统的研究

摘要

针对大型(大质量、大尺寸)玻璃天花板的安装存在工作效率低，和施工事故发生率高等问题，提出一种大型天花板板材安装的辅助操作机械手系统，以人—机协调操作完成板材的安装，以提高板材安装的效率和安全性。
　　通过对建筑机器人和板材安装机械装备的国内外研究现状的综述，了解现阶段的关键技术。根据大型天花板板材安装要求机械系统具有运动性好、承载能力强的特点，在分析各种构型的基础后，拟定出天花板板材安装机械手系统的总体方案。该系统采用模块化和人机交互的设计思想，由负载行走机构和安装机械手组成，人工直接操作为主要的工作方式。安装机械手是一种混合平行四边形结构的串联形式，具有六个自由度，能够完成板材吸取到放置于安装位置这一过程中所需要的位姿调整，并使用Solidworks软件绘制了机器人整体结构的3D模型。
　　根据机器人运动学分析理论，推导了安装机械手的运动学方程逆解，并建立了机器人位姿检测参数与方向余弦矩阵之间的数学关系，通过ADAMS仿真验证了机构的可靠性，为安装机械手系统的运动控制提供了理论依据。
　　根据机械手系统的实际应用和结构特点，构建了以气动为主控制系统。通过分析板材安装流程，规划了适合安装机械手操作的板材安装动作序列。在此基础上，规划出安装机械手气动控制回路图。气动控制系统分为四个子系统，各个子系统分别承担着安装机械手的不同任务，协调完成安装机械手的整体工作。
　　最后，将已建立三维模型导入ADAMS软件，进行了仿真调整，并进行了位置分析。而后构建了板材安装模拟试验环境，进行了板材安装试验，结果表明，天花板辅助安装机械手系统结构设计合理，能够实现预定的功能，可以顺利的完成大型玻璃采光板材的辅助安装任务。

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第一章 绪论

§1-1 课题研究背景

§1-2课题研究的目的及意义

§1-3 国内外相关领域研究现状

§1-4 本课题主要研究内容

第二章 天花板机械安装工艺规划

§2-1 前言

§2-2 对市场现有天花板的调研

§2-3 玻璃采光天花板安装工艺制定

§2-4 天花板辅助安装机械手系统的工作任务

§2-5 本章小结

第三章 天花板辅助安装机器手机械系统设计

§3-1 前言

§3-2 机械系统总体方案

§3-3 机械系统结构设计

§3-4本章小结

第四章 安装机器手运动学分析与仿真验证

§4-1 前言

§4-2 安装机械手运动学分析数学基础

§4-3 安装机械手位姿反解分析

§4-4 本章小结

第五章 天花板安装机器手的控制规划

§5-1 前言

§5-2 机械手系统运动规划

§5-3 运动控制设计

§5-4 本章小结

第六章 安装机器手的仿真试验

§6-1 引言

§6-2 试验过程

§6-3试验环境及设备

§6-4 本章小结

第七章 结论与展望

参考文献

致谢