《基於電機性能參數的高速並在線上構集成最佳化設計》是依託天津大學，由梅江平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於電機性能參數的高速並在線上構集成最佳化設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：梅江平
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著機器人在工業套用領域的不斷拓展，對工業機器人本體的速度、精度、剛度和動態特性等要求越來越高。因此，高速並在線上構開始引起工業界及學術界的廣泛關注，並逐漸成為近些年來的主要研究熱點。本項目密切結合工業自動化行業對於高速並在線上械的需求，針對一類2-、3-、4自由度高速並在線上械手，研究高速並在線上構的集成設計理論與方法。建立一套可指導該類機構尺度參數最佳化的動力學評價指標體系，在完成機構伺服電機選型工作的基礎上，依據電機性能參數，利用所提出的動力學評價指標，深入研究該類並在線上構的集成尺度參數最佳化設計方法，形成適合此類機構的新型設計理論體系。開發一套集成最佳化設計平台，以指導該類機構的設計與建造。建立該類高速並在線上械手樣機，深入開展樣機性能檢測,進而為開發該類高速並在線上械手產品奠定理論與技術基礎，推動其理論和工程套用。這將對促進並在線上器人機構學基礎理論研究、豐富我國並在線上構技術的工程套用起到重要作用。
結題摘要
本項目密切結合少自由度並在線上械手的工業性能需求，以一類2、3、4自由度高速並在線上械手為研究對象，針對其基於電機性能參數的本體最佳化設計及運動控制等關鍵技術展開了研究。由於該類型少自由度並在線上械手具有相同的拓撲結構，故在本項目的研究過程中主要針對構型最為複雜的4自由度高速並在線上械手Cross-IV進行研究，所獲得研究成果同樣適用於2、3自由度高速並在線上械手。本項目所取得的創新性成果如下： 在機構本體最佳化設計方面，首先提出了兩類鏈間壓力角指標集合，設計出了一種基於運動學性能的機械手尺度參數設計方法。然後根據鏈間動力學耦合特性與其構型和慣量矩陣特徵值之間的關係，並提出了少自由度並在線上械手耦合特性的通用評價方法和指標。通過上述兩種方法，獲得機構的最優尺寸。最後採用有限元分析方法，利用正交試驗分析了截面參數對系統靜、動態性能的影響，並結合尺度參數的設計範圍完成了機械手主要部件的截面參數設計。 在動力學控制方法的設計方面, 分別建立了機械手的動力學前饋控制方法和模糊PID+前饋的控制方法。提出了機械手整機機電聯合仿真系統的建模策略，在此基礎上對各控制方法進行了詳細的仿真分析，並通過實驗驗證了各控制方法的有效性。 在集成軟體設計方面，完成了Cross-IV機械手的集成最佳化設計平台設計。實現了其尺度參數最佳化、伺服電機性能預估、運動軌跡最佳化和動力學控制仿真分析等功能的集成。
