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文檔簡介
1、磨機是礦山選礦中使用的重要設備,內部襯板由于長期經受磨體和物料的沖擊,極易被磨損破壞,實際工程中,礦企會視襯板磨損破壞情況定期更換襯板。國內礦企普遍采用吊裝作業(yè)方式進行襯板更換,這種落后的換襯板方式十分耗時,延長磨機停機時間,且工人勞動強度大,人身安全得不到保障。
本文以國內某礦企4.8×13.8m型球磨機及相應襯板為對象,針對全新的換襯板機械手本體,以開發(fā)設計出一套多自由度磨機更換襯板機械手運動控制系統(tǒng)為目的,主要進行的研究
2、內容包括:
?。?)運用D-H參數(shù)法構建各關節(jié)坐標系,推導機械手的正運動學計算公式,然后對機械手逆運動學進行求解。由于結構不滿足Pieper準則而難以運用齊次逆變換法求出封閉解,于是文中詳細闡述了基于正運動學的雅克比矩陣迭代求解法,但該方法求解較為繁瑣,耗時很長,所求解為唯一解,因此不適合工程運用。在觀察各目標點的逆解,發(fā)現(xiàn)機械手6軸相對于5軸基本都保持在92°左右,于是將6軸當作一個外軸,再次運用齊次逆變換法對機械手進行求解,
3、成功求出其封閉解。
?。?)研究機械手的軌跡生成,為使機械手在運行過程中不會受到沖擊力作用,需保證各關節(jié)加速度連續(xù)。在通用型機器人研究方法基礎上,針對磨機換襯板機械手的具體設計進行部分優(yōu)化,關節(jié)空間的軌跡規(guī)劃采用5次多項式插值法,笛卡爾空間下的直線位置規(guī)劃采用多項式擬合的梯形加速度控制曲線,直線姿態(tài)規(guī)劃采用基于四元數(shù)的球面線性插值法。最后在Matlab和Solidworks Mtion環(huán)境下分別做了機械手PTP和CP運動控制仿真
4、,從仿真結果來看,能夠保證機械手整個工作過程中軌跡平滑、運行平穩(wěn)。
?。?)采用牛頓—歐拉法推導磨機換襯板機械手的動力學方程,并對動力學方程中的重力、慣量和哥氏力與離心力項分別進行了詳細分析,得出結論:重力矩占據動力學特性的主導地位,慣量項及關節(jié)1的哥氏力與離心力項也是影響機械手軌跡精度的主要因素。
?。?)對磨機換襯板機械手的控制器進行設計。首先將機械手的各個關節(jié)看做是獨立關節(jié),利用基于平均重力補償?shù)腜D控制設計其控制
5、律,在Matlab\Simulink中建立控制系統(tǒng)仿真模型,并通過動力學逆運算及運用歐拉積分得到機械手的動力學子模塊。從軌跡跟蹤響應來看,簡單的線性控制對于磨機換襯板機械手而言具有較高的穩(wěn)態(tài)精度,但軌跡跟蹤存在一定誤差。為進一步提高磨機換襯板機械手的軌跡控制精度,采用一種基于模型的計算力矩法,在控制律中計算動力學參數(shù)以“抵消”系統(tǒng)的非線性因素,得到一個解耦的、線性的系統(tǒng),并建立仿真模型。仿真結果表明,各關節(jié)的軌跡跟蹤精度控制在1%以內,
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