具射流反作用力喷砂除锈并联机构自抗扰控制

针对由喷砂除锈并联机构末端喷枪射流反作用力造成的非匹配干扰问题,提出一种喷砂除锈并联机构非线性自抗扰控制方法。采用解析法对并联机构进行运动学分析,采用拉格朗日法建立考虑非匹配干扰的并联机构动力学模型;通过应用等效输入干扰技术将系统的非匹配干扰转换为位于控制输入通道的匹配干扰,并与建模误差、关节摩擦力及外部干扰等集总为系统总干扰;设计非线性扩张状态观测器对系统集总干扰进行实时精确估计和补偿,进一步设计基于扩张状态观测器的自抗扰控制,以增强系统对集总干扰的鲁棒性,同时提高其轨迹跟踪控制性能。最后证明闭环系统的稳定性,并基于MATLAB软件和具射流反作用力喷砂除锈并联机构样机,对所提出控制方法进行仿真和样机实验,实验结果验证了所提出方法的有效性。

大型油罐喷砂除锈机器人躯体结构设计

针对大型油罐的除锈工作一直是国内外面临的难题,由于受油罐进出口狭小条件的限制,喷砂除锈机器人整体采用了便于拆装的组合结构,利用机械手、机械手行走小车、珩架、上支架、下支架等结构设计,并使用高效的喷砂除锈技术,解决了大型油罐的除锈难题。

高效无尘喷砂除锈器气固两相流运动特性分析

为分析爬壁除锈机器人的无尘喷砂除锈器中空气和磨料气固两相流的运动特性,基于欧拉-拉格朗日方法的离散相颗粒模型,建立了喷砂除锈器有限元模拟模型。仿真结果表明:进气压力增大时,磨料对工件表面的冲蚀作用略微加强;随着进砂量的增大,对弯管接头的磨损和对工件表面的冲蚀作用都增强;当真空负压开启后,回收效果显著提升,0.045MPa时基本可以实现喷砂过程的无尘化,但负压大于0.045 MPa时,磨料回收效果提升不明显,但对工件的冲蚀效果减弱。实船应用表明:在最优化参数下,除锈后表面清洁度可达到SA2.5级,粗糙度达到44μm,验证了无尘喷砂除锈器气固两相流模型的正确性,为后续的除锈器结构优化设计、工艺参数优化提供了良好的支撑和指导。

喷砂除锈并联机器人模糊自适应滑模控制

为克服喷砂除锈并联机器人Stewart并联机构摩擦力突变带来的轨迹跟踪畸变问题,设计一种补偿摩擦力突变的模糊自适应滑模控制方法。首先采用解析法对机构进行运动学分析,并基于拉格朗日法建立Stewart并联机构动力学模型;其次基于滑模变量设计滑模鲁棒自适应项实时估计不确定项,替换滑模控制的切换项,以补偿未建模动力学、外部干扰和时变参数等不确定因素的影响,同时有效抑制滑模控制抖振;然后通过基于滑模变量与滑模变量导数设计模糊控制,实现对滑模鲁棒自适应项增益的动态调节,以补偿摩擦力突变干扰,从而消除Stewart并联机构关节换向时的轨迹跟踪畸变;最后采用MATLAB对控制方法进行数值仿真,验证所提出补偿摩擦力突变模糊自适应滑模控制方法的有效性。结果表明,该控制方法能有效抑制滑模控制抖振,消除轨迹跟踪畸变,实现喷砂除锈并联机器人高性能运动控制。

喷砂除锈并联机器人防空转轨迹跟踪控制

针对喷砂除锈并联机器人移动平台钢砂路面轨迹跟踪的空转问题,首先根据钢砂物理特性建立驱动轮的Bekker承压模型,然后由滑移特性曲线计算出滑移率对该模型中驱动力的削弱量,进而建立钢砂堆积环境下结合滑移特性的移动平台动力学模型。基于该模型提出一种防空转高性能轨迹跟踪控制算法,该算法通过滑移率误差判断移动平台是否发生空转。当发生不完全空转时,设计以滑移率误差及其导数为输入、权值系数为输出的模糊规则,系统以该权值系数进行钢砂阻力前馈补偿跟踪误差光滑滑模轨迹跟踪控制(SSFSSC)和滑移率误差控制(SC)的复合控制。仿真结果表明,该算法保证了并联机器人移动平台在空转情况下的轨迹跟踪精度。

钢箱梁喷砂除锈并联机器人喷枪轨迹智能优化

研究一种钢箱梁喷砂除锈并联机器人喷枪轨迹的智能优化方法。首先,针对并联机器人喷砂除锈作业建立表面粗糙度预测模型,基于该模型设定能保证表面粗糙度符合工艺要求的约束条件,建立以喷砂除锈效率为优化目标的喷枪轨迹参数优化模型,以完成各片面喷枪轨迹的优化;然后,采用遗传蚁群算法对各片面喷枪轨迹进行组合优化;最后,通过仿真实验验证该方法的有效性。通过建立表面粗糙度预测模型能有效解决目前钢箱梁表面粗糙度难以实时检测的问题,通过智能优化获得的喷枪轨迹既能保证表面粗糙度符合工艺要求,又能提高喷砂除锈效率。