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四绳索垂直牵引装卸机器人

  • 永利集团:2013-12-02 【 【打印】【关闭】
  • 项目(课题)名称:四绳索垂直牵引装卸机器人

    项目(课题)类型:国家863计划

    摘要:

      本课题以卫星等贵重载荷的装卸为研究对象,以装卸过程中亟待解决的载荷对接面水平调节问题为背景,采用四绳索垂直牵引并联机构,以先进的传感器为检测手段,以智能控制技术为基础,设计具有载荷对接面水平调节功能的绳索牵引装卸机器人系统。并采取理论分析与仿真及实际试验相结合的方法,根据绳索牵引机器人系统的静力学特性,建立四绳索牵引并联装卸机器人的系统模型;通过分析绳索牵引并联机构的牵引力情况,研究绳索牵引力的分配均衡问题和载荷对接面水平调节问题,设计满足绳索牵引力基本均衡条件下的载荷对接面水平控制策略和具体方法。

      针对现有人工调节装置的缺点,并充分考虑了与现有装置的兼容性,研制开发了具有载荷对接面水平调节功能且保证绳索受力基本均衡的绳索牵引装卸机器人样机系统。该机器人能够自动调节所牵引载荷的对接面,使之达到水平状态,保证载荷在提升和安装过程中能够稳定垂直运动。该机器人系统采用“PC 工控机+运动控制卡”的运动控制方案,将电机启动、停止等具体控制任务交给运动控制卡来做;而PC 工控机则负责处理用户控制命令的输入,传感器信息的实时采集、显示,以及控制算法的运算等,极大地提高了机器人的控制效率。并研发了多种基于Windows操作系统的机器人控制软件,如手动控制软件、自动控制软件、手自动综合控制软件等,这些软件用户界面友好、操作方便、美观大方,极大地方便了操作人员对机器人的操作以及控制算法的开发。并且,本课题深入研究了载荷对接面水平控制方法,以及满足绳索受力均衡的载荷对接面水平调节策略,设计了多种基于传统模糊模型、模糊神经网络、单一输入规则群动态加权模糊模型等智能控制理论的控制算法,实现了载荷对接面水平调节、载荷对接面与绳索受力的同步调节、以及执行机构受限情况下的载荷对接面与绳索受力的同步调节;实验表明,这些控制算法调节速度快,精度高,调节过程平稳,能适应不同重量且重心位置未知的各种偏心载荷。

      该装卸机器人可作为吊具与起重设备一起使用,不仅可以实现载荷的运输,还能够使载荷对接面在运输和装卸过程中保持水平,为卫星等贵重载荷的组装、运输提供安全保障。另外,该机器人还可用于改进现有的大楼外墙清洗时使用的吊兰等设备,实时调节吊兰的姿态,使其时刻保持水平状态,保证清洗工人的生命安全。

    关键词:吊具;机器人;控制;平衡

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