船体模块化建造中多机器人协调与控制研究

摘要

模块化造船技术是目前现代化船厂建造大型船舶的通用方法,由于某些工序自动化程度较低,目前该行业仍属于劳动密集型.而随着机器人技术的发展,多机器人协调技术以其柔性、并行性和鲁棒性等单个机器人所无法比拟的优越性受到了普遍的重视.该文就是将多机器人协调系统理论和方法应用于船舶的模块化建造实际工程中.针对船体建筑过程中存在的技术难点:船体模块的快速高精度对接和船体模块环缝的高质量焊接,研究开发了基于多机器人协调的船体建造自动控制系统.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1模块化造船技术概况

1.1.1造船技术的发展

1.1.2模块化造船技术

1.1.3实施模块化造船的关键技术

1.2多机器人协调技术

1.2.1多机器人协调系统的任务

1.2.2多机器人协调系统的主要研究内容

1.2.3多机器人协调系统的组织结构

1.2.4机器人系统在造船行业中的应用

1.3研究背景和论文的主要内容

1.3.1研究背景

1.3.2论文的主要内容

第二章基于多机器人协调的船体模块高精度对接控制

2.1研究背景

2.1.1工程背景

2.1.2具体任务

2.2多机器人协调对接平台系统设计

2.2.1机器人个体结构

2.2.2多机器人协调系统结构及协调行为

2.2.3对中合拢工艺

2.3系统逆运动学分析

2.3.1坐标系

2.3.2逆运动学模型

2.3.3在工程应用中的简化算法

2.3.4精度分析及仿真

2.4本章小结

第三章基于多机器人协调的船体环缝焊接平台系统

3.1引言

3.2系统体系结构

3.2.1机器人个体结构

3.2.2多机器人焊接平台结构及协调规划策略

3.3操作圆柱形船体模块逆运动学分析

3.3.1所需的坐标系

3.3.2逆运动学模型推导

3.3.3 工程应用中的逆运动学简化算法

3.3.4轨迹仿真及应用实例

3.4操作半椭球形船艏模块逆运动学分析

3.4.1系统结构

3.4.2逆运动学模型推导

3.4.3工程应用中的逆运动学简化算法

3.4.4轨迹仿真与应用实例

3.5操作圆锥形船艉模块逆运动学分析

3.6本章小结

第四章多机器人焊接平台防轴窜控制方法

4.1引言

4.2轴向窜动产生的机理

4.3几种轴向窜动的抑制方法

4.3.1机械阻挡法

4.3.2滚轮姿态调节法

4.3.3船体模块姿态调节法

4.4多机器人焊接平台防窜方法

4.5自抗扰控制器在防窜控制中的应用

4.5.1自抗扰控制器介绍

4.5.2防窜系统的控制与仿真

4.6本章小结

第五章多机器人焊接平台载荷分配方法研究

5.1引言

5.2机器人负载分析

5.3压力平衡要求

5.4基于典型模拟电路的非线性规划方法

5.5多机器人系统载荷分配方法

5.5.1船体一端偏重

5.5.2船体一侧偏重

5.5.3船体一端、一侧同时偏重

5.6仿真结果

5.7本章小结

第六章多机器人协调控制系统的实现

6.1引言

6.2开放式控制系统

6.3用于船体模块化建造的开放式多机器人控制系统

6.3.1多机器人协调系统硬件结构

6.3.2多机器人协调系统软件设计

6.4本章小结

第七章总结与展望

7.1总结

7.2下一步的工作展望

参考文献

个人简历及科研成果

致谢