深海水下作业机械手仿形手柄控制技术研究

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论文研究了最适用于深海水下作业型机械手作业控制的仿形手柄操纵控制技术。针对目前国内外深海水下作业型机械手手柄操纵控制中存在的缺陷,论文提出了新的合理可行的系统构成方案,论文的创新设计主要有:首先,设计了完全基于比例设计的仿形操纵手柄,提出了仿形手柄外形功能设计的考虑因素和结构设计过程中会出现的运动干涉问题、传感器信号线放置问题等并且给出了相应的解决方案,同时设计了用于放置仿形手柄以及主控制器电路板的控制盒;其次,通过多执行器直线位移与角度控制量之间的相互转化使控制系统实现了机械手运动位置的闭环控制;最后,在此基础上开发了反映作业机械手关节执行器和负载实时特性的计算机参数显示程序,并给出了调用第三方外部程序即三维机械手图像绘制程序的有效方式和解决方案。针对论文给出的仿形控制系统构成方案,通过整机实验进行了方案检验,实验数据分析表明:论文给出的仿形控制系统能够满足设计要求,能够达到对于深海作业机械手进行仿形同姿态控制的目的,较好实现了姿态的对应控制,控制精度在允许的控制范围内,误差比较合理,使作业控制更加有效和准确。 论文总共分为六章: 第一章介绍了论文的研究背景以及国内外在水下作业机械手作业控制尤其是仿形控制技术方面的研究现状,分析了目前该项技术中存在的不足,并由此引出了论文的研究目的和内容,阐述了论文研究的意义。 第二章介绍了仿形手柄控制系统新的系统结构方案和功能模块设置,分析了系统各控制模块的连接关系和各功能模块的功能,给出了控制系统的信号流程,最后总结了论文中包含的创新点。 第三章以仿形控制系统的关键部件即仿形操纵控制手柄为讨论对象,详细分析了仿形操纵手柄在结构和功能设计中考虑的因素以及难点,给出了关键技术的解决方案;同时给出了主控制盒的基本结构和面板布置。 第四章以论文的另一个研究内容即作业参数显示计算机程序为内容,阐述了仿形控制系统参数显示程序的功能设计要求,总结了程序设计的关键技术并最终给出了计算机显示界面的功能实现方案。 第五章介绍了论文的整机系统试验,给出了系统试验的内容、结果和最终结论。 第六章在总结论文研究成果的基础上对论文的发展前景进行了展望分析。 论文整体上分部分进行阐述,结合了相当多的图表加以说明,在阐述基本原理的基础上再给出相应的解决方案,着重二者的结合。
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