一、基于在线示教的多轴数控包带机的研制（论文文献综述）
姜春旭[1]（2019）在《砂芯冒口自动化打磨处理系统设计》文中研究指明根据型芯模具厂生产现场的实际调研和型芯生产的典型工艺分析,生产铸造气缸体曲轴箱用的砂芯可分为型芯成型和冒口处理两大部分。从铸模机上取出压铸成型的砂芯表面上有冒口,需要对冒口进行打磨处理。由于砂芯打磨处理的工作区域与砂芯成型工作区相连,注芯机在压铸型芯过程中会使现场温度较高;而在对砂芯的冒口开始打磨时,切削下来的沙尘充斥着周围环境中,这种条件下工人连续的作业会对自身健康造成很大的威胁,所以工厂寻求自动化加工方案改善现状。针对此工况,课题设计的一种以工业机器人代替工人进行加工的自动化处理系统,解决工人连续枯燥的体力劳动消耗,减少周围环境对人体的不良隐患,实现砂芯的无人化加工、物流输送、管理和实时上传生产数据,对工厂的自动化生产管理,生产信息整合提供技术方案。以分析打磨工艺并设计自动化打磨系统方案为基础,通过对比选取合适的自动化系统并进行整套加工系统工作流程的设计与完善;根据夹件的形状特性,对夹持砂芯的夹具进行结构设计与计算,对加工区域、加工工艺划分及加工路径规划进行了研究分析;然后在选取某型号机器人基础上,对整套系统中关键的工作设备进行结构设计,最终建立整套自动化工作站模型;以D-H连杆公式为基础,在给定的机器人各关节扭转角、关节角、连杆长度和偏移距离下创建连杆之间的坐标联系,对机器人的正逆运动学方程进行推导和求解;应用坐标的齐次变换、轨迹的插值规划等方面知识,通过在MATLAB机器人工具箱环境中规划仿真了几种机器人末端执行器的运动轨迹;最后利用Robot Art软件,仿真加工路径,观察是否有干涉,后置生成该加工轨迹的机器人驱动程序。
梁涛[2]（2018）在《类回转体构件双头铺丝后处理技术研究》文中提出本文以复合材料机器人平台自动铺放为工程背景,为满足高效铺放的应用需求,针对类转体构件的双工位协作铺丝方案及后置处理算法的设计等关键技术展开研究。分析了离线编程下协作铺丝机器人平台的轨迹分配及纵向进给的适应配合;并且实现了多个附加轴与机器人平台的联动功能,为开发协作铺放双工位工作站的离线编程系统奠定了理论基础。主要研究工作如下:首先提出了模具整体轨迹的双头铺放分配方案。分析了机器人自动铺丝平台的结构组成,详细分析了六轴工业机器人的有效工作空间,以此进行双机器人系统布局分析并确定了旋转主轴位置。以机器人平台可达空间作为约束条件,通过夹角控制对铺丝轨迹进行配对。得到完整模具的轨迹分配方案后,将CAD软件生成的铺放模具信息转化成机器人角度的加工文件。其次以纵向进给步长为约束完成两条轨迹铺放速率的协调,从而实现两台铺丝机器人作业的时间同步效果。然后研究机器人执行程序求解所需要的末端坐标系位姿计算方法,并简单介绍KUKA机器人执行程序的输出格式。再次针对附加扩展轴的后置处理,分别设计扩展平移底座和旋转主轴的多重处理算法。针对导轨滑台的平移后处理,本文确定以手轴交点为参考因子的连续式定位逆解算法相对加工效率更高,更具有实用性。而后研究以旋转主轴为主动轴,两侧机器人做配合运动的协作法以及以凹面铺放机器人铺放姿态为主要优化因素的主从法。考虑到铺放平台的普适性,确定以手轴交点为参考因子的协作法作为本文的主轴后处理算法。最后对主轴的后置处理算法进行优化处理,以消除主轴旋转的不规则运动。基于虚拟仿真环境下,在双工位仿真系统中对工程中常见的复合材料铺层进行仿真,验证后置处理算法的可行性。
张昆,张颖,曾孔庚[3]（2015）在《机器人线圈包带机的设计与实现》文中指出针对大型发电机的定子线圈绝缘带的包扎问题,开发了以Motoman-ES200D型六轴机器人为主体的线圈自动包带机。本文对其构成、功能及操作流程进行了说明,介绍了基于工控机的系统硬件和软件的设计方法。此外,进一步分析实验结果并提出了相关建议和展望。
刘志林[4]（2007）在《分段仿射系统的控制器设计及预测控制方法研究》文中研究指明在实际工业过程中,大量存在着一类用分段仿射结构（PWA）表示的混杂系统,这类系统常用一组线性子模型与其相应的作用域凸多面体表示。该系统被证明完全等价于其它结构类型的混杂系统。混杂系统是由离散事件动态系统与连续时间动态系统或离散时间动态系统相互混合、相互作用而形成的统一动态系统。混杂系统理论的提出既是社会经济发展的需要,也是计算机科学和控制科学发展的必然结果。分段仿射系统是混杂系统的重要分支之一,它由若干子系统组成,即由切换将逻辑动态和连续动态连接在一起。理论上,分段仿射系统可以逼近任意的非线性系统。近十年来,国内外学者在分段仿射系统的理论与工程应用方面做了大量的工作,并取得了一系列的研究成果。由于分段仿射系统本质上是属于一类非光滑、非连续的复杂非线性系统,同时由于分段仿射系统具有广泛的工程背景,因此分段仿射系统的理论与应用研究是系统工程与自动控制领域当前研究的难点与热点之一,具有重要的理论价值和实际应用意义。本文在综述前人研究的基础上,对于分段仿射系统的理论与应用作了进一步研究和探索。本文的研究工作主要集中在以下五个方面:对分段仿射系统的产生背景,概念,以及研究的必要性和重要性作了综述,着重对分段仿射模型的建模方法作了研究,列举了基于分段仿射系统建模的工程应用实例。基于简化约束区域计算的目的,采用分段区域划分技术,把分段仿射系统的每个子系统的状态作用空间用椭圆集的形式表示出来,每个子系统在其相应的区域划分内发生作用,并且在不同的区域划分之间发生切换。基于分段Lyapunov函数设计出能使PWA系统在各个区域划分之间任意切换的稳定的控制器;并且研究了当分段仿射系统带有扇区不确定性或者参数摄动不确定性时系统的鲁棒控制器设计问题,给出相应的设计方法。在实际工程中,具有确定切换序列的分段仿射系统极其普遍,而且控制量带有饱和约束的分析和综合问题也是经常遇到的。针对这种具有确定切换序列的并且带有输入约束的分段仿射系统,为降低一般切换控制器设计的保守性,提出了多模预测控制方法。将多模型准无穷时域预测的指标函数分割成有限时域与无限时域两部分;其中有限时域性能指标优化求解出的自由变量可以使分段仿射系统按照确定的序列切换到指定的子系统模型区域内;无限时域性能指标优化求解出的反馈控制器使系统稳定到期望的平衡点;理论上将系统的稳定问题归结为线性矩阵不等式的凸优化求解可行性问题。在此基础上,通过附加的终端椭圆的渐近收敛约束保证系统更快收敛到平衡点,基于LMI解决了系统的输入受约束的问题。最后通过对一个聚合反应釜（CSTR）模型的仿真证实了上述两种算法的有效性。而实际系统中系统模型往往是不确定或者缓慢变化的,针对多胞型不确定分段仿射系统,提出了鲁棒预测控制算法。基于预测控制的凸组合理论,给出了多步鲁棒预测控制的性能指标上确界,并将上确界的最小化问题转化为LMI优化问题;该方法不但考虑了模型的不确定性,而且证明了闭环系统的鲁棒稳定性和算法滚动实现的可行性。最后通过仿真验证了算法的有效性。此外,针对切换顺序已知,并且输入受约束的子系统带有时滞项的分段仿射系统,提出基于椭圆集约束的模型预测控制。该算法基于Lyapunov-Krasovskii函数给出了性能指标上界和系统稳定的充分条件,将性能指标最小化、稳定性约束、输入约束转化为容易求解的LMI约束。通过陆地自主车的仿真验证了该方法的有效性。
慕香永,张纪勇[5]（2006）在《数控包带机计算机控制系统的设计与实现》文中提出针对大型发电机的定子线圈绝缘带的包扎问题,研制了HMEC-KMXM型六轴数控包带机.对数控包带机的功能进行了介绍,给出了基于工业控制计算机的系统硬件设计和实现方法,对系统功能的软件实现进行了分析和说明.实际包带结果表明,包带效果与国外同类产品相同,比手工包带具有更好的包带精确度、速度及重复性.
慕香永,刘志林,刘志远,裴润[6]（2004）在《基于在线示教的多轴数控包带机的研制》文中提出给出了六轴数控包带机HEC-1的设计、实现方法。HEC-1由龙门架、六轴运动系统、电机控制器、线棒形状自动示教系统、自动包带系统及控制计算机组成,可应用于大型发电机的定子线圈绝缘带的包扎。对HEC-1的功能进行了介绍,给出其主要技术指标,并对系统的构成、定子线圈自动示教算法及自动包带方法进行了分析与讨论。在洪家渡水电站20万kW水轮发电机的SF200-30/9500型定子线圈上的包带结果表明,HEC-1的包带效果与国外同等产品相同,比手工包带具有更好的包带精度、速度及重复性。
二、基于在线示教的多轴数控包带机的研制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于在线示教的多轴数控包带机的研制（论文提纲范文）
（1）砂芯冒口自动化打磨处理系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外砂带产品材质研究现状 |
| 1.3 机器人-砂带联动打磨研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 加工影响因素分析及打磨机构设计 |
| 2.1 砂带打磨加工的工作原理 |
| 2.2 打磨阶段影响因素分析 |
| 2.2.1 砂带粒度分析 |
| 2.2.2 打磨过程中去除率与磨削力的影响 |
| 2.3 砂带打磨机结构设计 |
| 2.3.1 砂带打磨形式对比分析 |
| 2.3.2 砂带打磨机结构设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 砂芯冒口自动化打磨系统构建 |
| 3.1 机器人打磨系统类别 |
| 3.2 自动化打磨系统设计 |
| 3.3 工业机器人 |
| 3.3.1 机器人工作空间介绍 |
| 3.3.2 IRC5 控制柜 |
| 3.4 末端执行器设计 |
| 3.4.1 总体结构设计 |
| 3.4.2 夹具力学关系计算 |
| 3.4.3 夹持范围计算 |
| 3.4.4 手抓夹持精度的分析计算 |
| 3.4.5 驱动方式及气缸选型 |
| 3.5 定位工作周转台设计 |
| 3.6 砂芯打磨工作站的建立 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 工业机器人运动学分析与轨迹规划 |
| 4.1 工业机器人运动学方程建立 |
| 4.1.1 机器人位置矩阵方程 |
| 4.1.2 机器人姿态矩阵方程 |
| 4.2 机器人运动学分析 |
| 4.2.1 D-H坐标变换公式 |
| 4.2.2 IRB2600/1.85 D-H坐标系建立 |
| 4.2.3 正向运动学推导 |
| 4.2.4 逆向运动学求解 |
| 4.3 MATLAB机器人工具箱中的轨迹规划 |
| 4.3.1 三次多项式插值 |
| 4.3.2 五次多项式插值 |
| 4.3.3 直线、圆弧与曲线的轨迹插补 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 加工轨迹编程及路径实施仿真 |
| 5.1 机器人的编程方式 |
| 5.1.1 示教器手动编程 |
| 5.1.2 离线编程 |
| 5.2 系统中各坐标系的确立 |
| 5.3 打磨加工轨迹的实施 |
| 5.4 打磨加工轨迹离线仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 打磨加工部分轨迹程序 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（2）类回转体构件双头铺丝后处理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 自动铺放技术概述 |
| 1.1.1 先进复合材料低成本制造技术 |
| 1.1.2 自动铺放技术及铺放设备发展 |
| 1.2 多机器人的协调控制 |
| 1.2.1 多机器人加工中心的国内外研究情况 |
| 1.2.2 机器人离线编程技术 |
| 1.3 课题选题背景、意义及研究内容 |
| 1.3.1 课题选题背景及意义 |
| 1.3.2 课题主要研究内容 |
| 第二章 双机器人系统轨迹分配方案 |
| 2.1 双机器人铺丝系统 |
| 2.1.1 机器人铺丝平台简介 |
| 2.1.2 机器人空间位姿描述 |
| 2.1.3 机器人运动范围 |
| 2.1.4 协调系统布局分析 |
| 2.2 铺丝轨迹数据 |
| 2.2.1 轨迹数据文件 |
| 2.2.2 仿真数据文件 |
| 2.3 轨迹分配方案 |
| 2.3.1 变量的选择与定义 |
| 2.3.2 轨迹可配对铺放的判定 |
| 2.3.3 算例验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 轨迹适应配合及后置处理 |
| 3.1 轨迹信息处理 |
| 3.1.1 数据结构设计 |
| 3.1.2 空间离散点插值 |
| 3.1.3 轨迹的轴向适应配合 |
| 3.2 机器人的后置处理 |
| 3.2.1 坐标系的转换 |
| 3.2.2 末端位姿信息的获取 |
| 3.2.3 机械臂关节的后置处理 |
| 3.3 移动底座的后置处理 |
| 3.3.1 连续式定位逆解 |
| 3.3.2 分站式定位逆解 |
| 3.3.3 两种导轨处理算法对比 |
| 3.4 主轴的后置处理 |
| 3.4.1 确定主轴旋转方向 |
| 3.4.2 协作式主轴算法 |
| 3.4.3 主从式主轴算法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 优化处理及仿真验证 |
| 4.1 主轴动作优化 |
| 4.2 后置处理流程 |
| 4.3 基于KUKASimPro的铺放仿真 |
| 4.3.1 建立各部件之间运动关系 |
| 4.3.2 仿真验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（4）分段仿射系统的控制器设计及预测控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及研究意义 |
| 1.2 切换系统概述 |
| 1.2.1 切换系统的研究意义 |
| 1.2.2 切换系统的模型 |
| 1.3 切换系统的推广——分段仿射系统 |
| 1.3.1 分段仿射系统的历史 |
| 1.3.2 分段仿射模型的建立 |
| 1.3.3 分段仿射系统研究的热点问题 |
| 1.4 分段仿射系统的应用 |
| 1.5 本文的主要研究工作和论文结构安排 |
| 第2章 分段仿射系统建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分段仿射系统基本形式 |
| 2.3 分段仿射系统的建模方法 |
| 2.3.1 分段仿射系统建模的发展过程 |
| 2.3.2 分段仿射系统模型的状态演化轨迹 |
| 2.3.3 分段仿射系统的模型描述 |
| 2.3.4 分段仿射系统的平衡点与区域划分 |
| 2.4 分段仿射系统建模实例 |
| 2.4.1 变截面水箱模型 |
| 2.4.2 陆地自主车模型 |
| 2.4.3 隧道二极管电路 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 分段仿射系统的控制器设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 预备知识 |
| 3.2.1 线性矩阵不等式 |
| 3.2.2 Schur 补与S 过程 |
| 3.2.3 矩阵求逆 |
| 3.3 分段仿射系统的稳定性分析 |
| 3.3.1 分段二次Lyapunov函数法 |
| 3.3.2 椭圆集约束的分段二次Lyapunov函数法 |
| 3.4 带有扇形不确定的分段仿射系统鲁棒控制 |
| 3.4.1 系统描述 |
| 3.4.2 控制器设计 |
| 3.4.3 仿真研究 |
| 3.5 带有参数摄动的分段仿射系统鲁棒控制 |
| 3.5.1 系统描述 |
| 3.5.2 控制器设计 |
| 3.5.3 仿真研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 分段仿射系统的预测控制算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型预测控制的基本原理、特征及发展历史 |
| 4.2.1 模型预测控制的基本原理 |
| 4.2.2 模型预测控制的特征 |
| 4.2.3 模型预测控制的发展历史 |
| 4.3 分段仿射系统的预测控制算法 |
| 4.3.1 问题描述 |
| 4.3.2 性能指标的上界 |
| 4.3.3 终止区域划分的椭圆集描述 |
| 4.3.4 分段仿射系统的预测控制算法 |
| 4.3.5 控制约束 |
| 4.4 分段仿射系统的预测控制算法的改进 |
| 4.5 稳定性分析 |
| 4.6 仿真研究 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 多胞不确定PWA系统鲁棒模型预测控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 多胞不确定线性系统的MPC 算法 |
| 5.3 多胞不确定PWA 系统的预测控制 |
| 5.3.1 系统描述 |
| 5.3.2 性能指标优化问题 |
| 5.3.3 控制约束问题 |
| 5.4 稳定性分析 |
| 5.5 仿真研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 时滞分段仿射系统的模型预测控制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 带有状态时滞的PWA系统预测控制 |
| 6.2.1 系统描述 |
| 6.2.2 控制算法 |
| 6.3 稳定性分析 |
| 6.4 仿真研究 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）数控包带机计算机控制系统的设计与实现（论文提纲范文）
| 1 数控包带机结构及功能 |
| 1.1 HMEC-KMXM型数控包带机结构 |
| 1.2 HMEC-KMXM型数控包带机功能 |
| 1) 自动示教 |
| 2) 恒张力控制 |
| 3) 自动倾角 |
| 4) 气顶自动支撑 |
| 5) 故障自动检测 |
| 6) 自动包带 |
| 2 计算机控制系统硬件设计 |
| 2.1 系统硬件的总体结构 |
| 2.2 系统主要功能的硬件实现方法 |
| 3 系统软件设计 |
| 4 结 语 |
（6）基于在线示教的多轴数控包带机的研制（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 系统构成及性能 |
| 3 在线动态模糊示教算法 |
| 4 实验结果 |
| 5 结语 |
四、基于在线示教的多轴数控包带机的研制（论文参考文献）
- [1]砂芯冒口自动化打磨处理系统设计[D]. 姜春旭. 沈阳工业大学, 2019(08)
- [2]类回转体构件双头铺丝后处理技术研究[D]. 梁涛. 南京航空航天大学, 2018(02)
- [3]机器人线圈包带机的设计与实现[J]. 张昆,张颖,曾孔庚. 自动化技术与应用, 2015(10)
- [4]分段仿射系统的控制器设计及预测控制方法研究[D]. 刘志林. 哈尔滨工业大学, 2007(12)
- [5]数控包带机计算机控制系统的设计与实现[J]. 慕香永,张纪勇. 哈尔滨理工大学学报, 2006(03)
- [6]基于在线示教的多轴数控包带机的研制[J]. 慕香永,刘志林,刘志远,裴润. 控制工程, 2004(S2)