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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。