【摘 要】
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针对国内外助航灯具清洗机构存在半智能性、定位精度低、运动自由度受限、单次只能清洗同方向发光口等问题,研制一款以串联机械臂为载体的清洗装置,实现助航灯具发光口识别定位,以及清洗机构轨迹跟踪协同控制,完成高效智能清洗。首先,由于助航灯具发光口尺寸较小,需高精度定位,设计以6自由度串联机械臂为载体的清洗装置,并在此基础上,建立串联清洗机构运动学模型,求出运动学正逆解,然后通过Matlab和Visual
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针对国内外助航灯具清洗机构存在半智能性、定位精度低、运动自由度受限、单次只能清洗同方向发光口等问题,研制一款以串联机械臂为载体的清洗装置,实现助航灯具发光口识别定位,以及清洗机构轨迹跟踪协同控制,完成高效智能清洗。首先,由于助航灯具发光口尺寸较小,需高精度定位,设计以6自由度串联机械臂为载体的清洗装置,并在此基础上,建立串联清洗机构运动学模型,求出运动学正逆解,然后通过Matlab和Visual Studio验证了模型的正确性并求出最优解,同时分析其操作空间,为后续清洗轨迹及灯具定位奠定基础。其次,分析机械臂相关坐标系关系,利用六点标定以及手眼标定得到清洗喷枪末端坐标系和机械臂基坐标系以及像素坐标系和清洗喷枪末端坐标系之间的转换关系;再结合灯具实际发光情况,提出一种改进Otsu图像分割算法,提取出发光口中心点像素坐标;最后搭建实验平台,通过与传统Otsu算法和改进随机霍夫变换算法对比,定位精度分别提高72.5%和55.5%,证明了改进Otsu算法的准确性。再次,根据实际工况,提出移动牵引平台和串联清洗机构协同运动策略,以提高整体清洗工作效率;再由清洗管道与串联清洗机构之间的约束,进行轨迹规划;然后在分析串联清洗机构动力学简化模型基础上,设计基于RBF神经网络的积分滑模轨迹跟踪控制算法,通过仿真实验验证轨迹跟踪算法的鲁棒性和准确性。最后,搭建基于6自由度串联机械臂的清洗装置硬件平台,设计上位机软件控制系统并分析其功能,再进行发光口清洗实验,证明了串联清洗装置运动学和动力学分析的正确性,以及轨迹跟踪算法的鲁棒性。
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