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关键词： 三自由度平台   运动学分析   机构优化   动力学建模  

摘要： 船舶在波浪扰动下的六自由度运动会影响水面作业的安全和效率,动力定位或系泊系统能够约束船舶的横荡、纵荡和艏摇运动,但无法补偿船舶的横摇、纵摇和升沉运动。本文面向波浪补偿的海工作业需求,对一种两转动一平动并联运动平台的运动学和动力学特性展开研究,论文主要完成了以下工作:(1)首先本文介绍了一种带有重力平衡缸和辅助支撑缸的两转动一平动3-UPU并联平台,其中重力平衡缸约束了上平台的两个平移运动,辅助支撑缸约束了平台的一个旋转运动,并且增大了平台的承载能力。然后通过齐次变换矩阵得到平台的运动学反解,再通过约束方程对反解进行简化得到正解方程。接着在满足平台工作空间要求的前提下,将驱动分支的受力和行程的加权综合最小作为优化目标,通过遗传算法对平台进行了参数优化。最后利用线几何法得出了三自由度平台的几种奇异形位,并排除了所设计三自由度平台在运动空间存在运动奇异的可能。(2)利用拉格朗日法和虚功原理推导了机构的动力学方程并通过仿真验证。先建立了机构各部分的动势能方程,然后结合拉格朗日法和虚功原理对三自由度平台进行动力学建模,考虑到实际运动过程中驱动元件的摩擦力影响,引入Stribeck摩擦模型对机构的动力学模型进行修正,再将电动缸的理论驱动力与虚拟样机仿真的结果进行对比,验证了动力学模型的正确性。最后,引入波浪补偿舷梯作为负载,通过动力学仿真分析,得到了电动缸和重力平衡缸的设计参数,为实物搭建提供依据。(3)搭建平台并通过实验验证动力学模型。对三自由度平台进行选型,搭建了平台的实验样机,并编写了运动平台的下位机控制系统和上位机人机交互界面,设计了三种不同的运动模式,引入了多闭环的控制思想,构建了伺服系统三环控制策略,在周期运动模式下得出三个电动缸的驱动力曲线,将结果与理论动力学模型进行对比分析,结果显示,本文所建立的动力学模型能够比较准确的描述平台的受力,验证了动力学模型的准确性。为后续基于动力学模型的控制打下了基础。

关键词： 功率/信息融合调控   多自由度协同工作   开关状态   基础DC-DC功率变换   功率变换熵   脉冲宽度调制   脉冲频率调制  

摘要： 新能源技术的发展有助于解决全球性的环境问题与能源问题,但也使得传统供电系统面临转型和升级。功率/信息融合调控技术将信息科学融入传统电力电子学,利用变换器同时实现功率变换与信息传输,具有广阔的应用前景,符合供电系统发展的直流化和信息化大趋势。本文聚焦于基础DC-DC功率变换,以电力电子的高效信息调制为目标,分析不同功率控制方法对变换器控制自由度的限制,提出了多自由度功率/信息融合调控理论,并分别针对脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)和脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,PFM)提出了基于协同工作的多自由度功率/信息融合调控方案。为了进一步提升信息调制效率,本文以信息调制为主导重新对功率控制方法进行设计,提出了基于开关状态的多自由度融合调控方案。首先,提出了一种多自由度功率/信息融合调控理论。通过将变换器解构为开关网络模块和无源网络模块,剖析了信息的产生、传输和提取过程,并提出了在功率/信息融合调控系统中存在信息的载体——信息特征量;通过分析融合调控的信号特点,提出了变换器中存在基本调控单元,并定义了功率变换熵作为信息调制效率的评价参数。然后,基于信息特征量,以功率变换熵为目标,通过分析功率控制对可控自由度的限制及可控自由度间的信息调制相容性,提出了基于协同工作和基于开关状态的多自由度融合调控方法与设计思路,为后续研究提供了理论基础。接着,针对PFM功率控制,提出了基于协同工作的多自由度功率/信息融合调控方案。将PFM控制根据可控自由度的数量不同分为严格型和宽松型两类。根据严格型PFM控制具有的脉宽固定、相位不能随意切换的特点,提出了利用频率和相位自由度传输信息的融合调控方案。该方案通过频率编码实现了功率控制与通信的解耦。根据宽松型PFM控制脉宽和相位均可变化的特点,提出了以频率控制为主,脉冲宽度控制为辅,并利用相位自由度传输信息的融合调控方案。该方案通过将频率变化范围限制在若干个正交频点中可实现多机工况下的通信。所提方案的可行性分别在LLC实验平台和Buck实验平台上进行了验证。随后,针对PWM功率控制,提出了一种基于协同工作的多自由度功率/信息融合调控方案。在分析功率控制与信息调制间相互影响的基础上,提出在相位切换过程中插入过渡区间可抑制通信对功率控制的影响。基于上述策略,分析了不同自由度间的信息调制相容性,并在占空比自由度中引入正弦编码,提出了利用三自由度协同工作实现的融合调控方案,其中相位和占空比自由度用于信息传输,频率自由度用于变换器状态区分以及在过渡区间中帮助实现相位切换。所提方案的可行性在PWM实验平台上得到了验证。最后,拓宽了已有的基础DC-DC功率控制方式涵盖范围,以信息调制为主重新设计功率控制方法,提出了一种基于开关状态的多自由度功率/信息融合调控方案。其将开关状态作为基本调控单元,通过类比PFM控制与PWM控制,重新设计了功率控制方法。通过深入剖析码间串扰机理,优化了变换器无源网络模块,显著抑制了新基本调控单元下的码间串扰,实现了功率控制与信息调制的解耦。再以提高信息调制效率为目标,设计了开关状态的编码方法,并提出了利用开关状态编码实现的融合调控方案,该方案通过直接发送基带数据显著提高了信息调制效率。所提方案的可行性在可见光通信实验平台中进行了验证。

关键词： 六自由度工业机器人   多因素运动规划   多工序任务模型   多目标优化  

摘要： 六自由度工业机器人在现代制造业中有着广泛的应用,是工业机器人的典型代表。为解决六轴工业机器人在多约束因素、多工序分段任务和复杂环境下的运动规划,使机器人能够在复杂的环境中实现自主规划,本文以实验室ELT EC66工业机器人为对象,研究了六自由度机器人在工业扫描发动机零件流水线工程背景下的运动规划问题,主要内容如下。首先介绍机器人运动学基本理论,根据研究对象ELT EC66机器人的机械尺寸和物理结构建立起基于标准D-H法的运动学模型,详细推导展示机械臂的正运动学求解过程和基于封闭解法的逆向运动学求解过程,在进行完理论推导后,使用Matlab工具箱对正逆运动学求解进行仿真验证,最后基于蒙特卡洛法计算出本实验机器人的工作区间范围。然后针对工业流水线扫描机器人任务的易碰撞、低速率问题,提出了一种基于环境约束因素、任务约束因素和最优目标因素的机械臂运动规划模型和方法。将机械臂运动规划分解为路径规划和轨迹规划,即二级式运动规划。首先使用包围盒技术建立起机器人与环境的碰撞检测模型后应用RRT算法规划出介于起始点和目标点之间的无碰撞的路径点序列,在任务约束因素下分别使用三次样条和五次B样条进行轨迹插值,并使用SQP算法求解最优时间模型,由最初的46.8秒优化到12.2秒和10.2秒,优化率分别为73.9%和78.6%。通过仿真实验得到防碰撞下的最优时间关节轨迹图,最后在真实ELT EC66真实平台验证上述方法的工程性和可靠性,解决了工业流水线扫描机器人易碰撞和规划慢的问题。最后针对工业流水线扫描任务的多步骤、高复杂问题,提出了一种多工序任务模型,将扫描任务过程统一成4道任务工序,降低工程的耦合度。在此基础上,针对多道工序的每一个任务特点,其都存在多个优化目标存在互矛盾、难统一的问题,建立一套多工序下的时间最优、能耗最优和脉动冲击最优的多目标优化模型,采用启发式算法NSGA-Ⅱ、MOPSO和SMPSO分别对模型求解,都得到收敛性、分布均匀性和扩散多样性良好的Pareto解集,也说明了多目标模型本身的适用性和一般性。通过16种测试函数和6种性能指标评选出NSGA-Ⅱ算法的结果作为最终的工程解集,挑选符合各自工序特点的最优工程解带入三次样条和五次B样条关节轨迹表达式,仿真实验表明各工序下的关节轨迹在满足约束下达到综合最优。

关键词： 并联机构   张拉整体结构   结构设计   动力学分析  

摘要： 并联机构在智能制造领域和机器人产业等领域中受到广泛研究与应用,因其运动累计误差小、精度高、承受载荷高以及运动惯性小等优点可适用于不同的工作环境。对并联机构的研究近些年来逐渐成熟,为了满足并联机构发展需要,张拉整体结构的特性给并联机构带来的新的灵感与思路,将张拉整体结构应用在并联机构中便得到了一种新的机构:张拉整体并联机构。新的机构既保留了并联机构的优点,又同时具有张拉整体结构的质量轻、易变形、抗冲击、自平衡以及自稳定等特点。张拉整体结构由若干的杆构件与索构件组成,杆构件可以提供结构中的拉力,索构件可以提供结构中的张力,是一种内应力自平衡的稳定空间结构。本文以并联机构和张拉整体结构为基础,设计出四杆张拉整体结构二自由度并联调整平台机构构型,同时具备两种结构的优点,驱动结束后能自动并且稳定恢复到初始位置。首先,基于张拉整体结构的并联平台机构设计。通过坐标系建立张拉整体结构的节点矩阵,表示其轨迹规律,然后求出四杆张拉整体结构的扭转角α,进而确定机构的构型。通过添加移动副限制其本身自由度,实现二自由度翻转,发挥张拉整体结构的自平衡、自稳定的优势。其次,对四杆张拉整体并联机构运动学求解及奇异性分析。并联机构的运动学求解主要是通过坐标变化、旋转矩阵等手段,研究机构中的输入端参数与输出端参数的关系。当机构运动到奇异点时,机构会出现失去自由度或者得到自由度的问题,机构会变得不稳定,可通过对其分析避免情况发生。然后,求解四杆张拉整体并联机构工作空间及仿真。通过对并联机构的空间进行求解,可达到追求较大的工作空间的目的,提高机构的运动性能。同时通过仿真软件对并联机构进行运动仿真,得到机构运动过程中的模拟数据,与前文的理论数据进行对比,证明机构的合理性。最后,进行样机制作与实验。通过对标准件进行选配,对非标零部件进行加工与组装,进行样机试制。通过样机的驱动力测量实验证明样机具有柔顺性,能够充分发挥张拉整体结构的自平衡、自稳定优势,通过样机的定心实验证明实际的翻转与理论计算基本一致,证明了此样机的现实可行性与结构合理性。

关键词： 机械臂   目标检测   MobileNetV3-YOLOv5s算法   路径规划   RRT-connect算法  

摘要： 随着当代科学技术的不断进步和发展,工业机械人已广泛应用于各个领域。而今,面对越来越复杂的作业环境,装配制造业对工业机器人执行任务的效率、精度和稳定性提出了更高的要求。本论文以6自由度机械臂为研究对象,对基于机器视觉的机械臂路径规划问题展开研究,主要内容如下:第一,搭建了基于视觉的机械臂实验系统。根据机械臂结合机器视觉完成自主路径规划的需求,通过机械臂本体、控制柜、深度相机等硬件及ROS系统软件搭建了机械臂实验平台,完成了ROS系统下对机械臂模型的创建,并对机械臂与深度相机完成了标定实验,得到机械臂基坐标系与相机坐标系间的转换关系。利用D-H参数法建立了机械臂运动学模型。第二,给出了一种基于改进的YOLOv5s网络结构的目标检测算法,有效地提高了系统的响应能力。针对YOLOv5s网络结构计算量较大导致系统响应能力不强的问题,通过将轻量级网络Mobile Net V3的主干网络代替CSPDarknet作为算法的主干特征提取网络,得到了Mobile Net V3-YOLOv5s轻量级网络,并通过自制数据集展开训练检测,比较了两类网络模型的性能,改进后的网络模型大小大约变为了原来的50%,检测速度大约提升27%。再将改进的算法模型应用部署到机械臂实验平台上进行测试,测试结果表明改进后的Mobile Net V3-YOLOv5s算法不仅减少了网络的计算量,优化了算法模型大小,提升了整个系统的响应性能,同时能够保证机械臂对物体的准确识别和定位。第三,给出了一种改进型RRT-connect算法,提高了障碍物环境中机械臂路径规划速度,并缩短了路径长度。针对RRT-connect算法扩展方式随机性较强、步长固定的问题,通过将起始点与目标点连线的中间位置以一定概率(20%)作为每次随机采样点,引入动态步长对RRT-connect算法进行改进,得到了RRT-connect改进算法。通过仿真实验结果表明,改进后算法规划时间大约减少了28%,所规划路径长度大约缩短了22%,证明了所提算法是有效的。再将两种算法应用机械臂实验平台上验证,改进后算法规划时间大约减少了27%,机械臂作业时间大约减少了23%,与仿真结果基本一致,证明了改进算法应用在机械臂实验平台上的适用性和优越性。

关键词： 喷浆机械臂   逆运动学   轨迹规划   模糊滑模控制  

摘要： 喷浆机械臂广泛应用于铁路、公路和煤矿等其他隧道施工中,而目前的操作方式存在诸多安全隐患,如对人体有害以及施工质量差等。自动化喷浆作业的实现不仅可以优化设备操作、提高施工效率和质量,还能提高工人的工作环境舒适性。本文研究集中在喷浆机械臂的轨迹规划和跟踪控制方面,基于隧道三维建模信息,实现了喷嘴路径规划、各个关节空间内轨迹规划以及对期望轨迹的跟踪控制,进而完成了喷浆机械臂的自动化作业。论文主要研究工作如下:首先,使用D-H法对喷浆机械臂进行运动学建模,并提出了一种基于关节约束的解析法来求解存在冗余问题的专用机械臂逆运动学。使用MATLAB Robotics Toolbox进行仿真分析,验证了喷浆机械臂正逆运动学模型的正确性。其次,以隧道模型和隧道断面图为基础,对喷浆作业中喷嘴的运动轨迹进行规划。在设计过程中,我们考虑了喷射距离、喷射角度、混凝土方量和一次喷射厚度等参数,并结合人工经验进行设计。通过喷嘴运动轨迹计算六个关节运动量,并采用多项式插值方法获得关节运动曲线,进行了关节空间的多项式插值仿真,结果表明使用五次多项式插值方法可以达到最佳冲击规划效果。再次,利用滑模控制实现机械臂的跟踪控制问题,该方法属于变结构控制范畴。为了精确建模机械臂的动力学特性,运用拉格朗日力学推导出其动力学方程,并利用Sim Mechanics建立了相应的动力学模型。通过此方法,验证了动力学方程的准确性,有助于进一步研究跟踪控制算法。随后,在分析滑模控制的滑模面、趋近率和传统指数滑模算法存在问题的基础上,提出了一种新型自适应模糊滑模控制算法。该算法针对外部干扰和切换函数分别引入新的滑模面和模糊系统,实现了干扰抑制和系统稳定。利用Lyapunov稳定性分析法,证明了新型滑模控制算法的稳定性。通过使用MATLAB Simulink编程,利用喷浆机械臂动力学方程进行仿真试验,将本文提出的新型滑模控制算法与传统指数滑模控制算法进行对比。仿真结果表明,新型滑模控制算法相比传统算法具有更好的关节位置和速度跟踪性能,且能够消除控制输入的小范围高频率抖振现象,具有更强的抗干扰性和稳定性。最后,为了验证本文所提出的喷浆机械臂轨迹规划和新型自适应模糊滑模控制器的有效性和合理性,开发了一款机械臂控制软件,并将运动学、轨迹规划和跟踪控制集成到运动控制模块,设计了GUI模块、通讯模块和模式切换模块。通过对GHP25C-IV型喷浆机械臂进行硬件升级和硬件调试,搭建了一个喷浆机械臂控制软件、SYMC控制器和喷浆机械臂的实验平台。在隧道模拟拱架下进行喷嘴运动轨迹规划、逆运动求解和机械臂运动控制实验,得到了关节跟踪的理论轨迹和实际轨迹数据,以及喷嘴末端运动误差。实验结果显示,X轴方向的误差均值为0.03m,Y轴方向的均值误差为0.025m,Z轴方向的误差均值为0.015m,满足喷浆作业末端喷嘴在0.1m以内的要求,验证了本文所提出的喷浆机械臂轨迹规划和新型自适应模糊滑模控制器的有效性和合理性。图73幅,表15个,参考文献62篇

关键词： 非线性压电俘能器   桥梁振动   能量俘获   单稳态   双稳态  

摘要： 高速铁路的蓬勃发展离不开高铁桥梁的建设,桥梁的健康状态直接影响高铁系统的正常运营。通过无线传感器进行桥梁健康监测是目前的研究趋势,但是为其持续供能是个棘手的问题。近些年研究压电俘能器的学者们发现其能通过俘获桥梁振动能量实现无线传感器自供电,因此压电能量俘获在近些年来广受关注。但是由于桥梁振动具有振幅小、频带宽的特征,传统线性压电俘能器的输出功率并不理想,因此设计出一种俘能频带宽且输出功率高的压电俘能器是目前桥梁振动能量俘获领域迫切需要的。本文通过将弹性放大器、磁铁以及双自由度压电悬臂梁相结合,提出了一种三自由度磁式非线性压电俘能器,并研究了俘能器在不同形式荷载下的俘能性能,研究内容和主要结论如下:(1)设计了一种新型三自由度磁式非线性压电俘能器,主要由折叠梁和弹性放大器组成。推导了非线性俘能器的力-电-磁耦合方程,并通过COMSOL对非线性俘能器理论进行验证。计算结果表明理论解具有良好精度,验证了非线性俘能器理论的正确性。(2)研究了在简谐激励及高斯白噪声随机激励下俘能器的性能,并明确了非线性压电俘能器在不同幅值激励下的性能表现。本文设计的非线性俘能器的性能提升机制主要包含两个方面:一是通过弹性放大器对悬臂梁位移的放大从而提高俘能器的输出电压,二是非线性磁力以及双自由度悬臂梁的引入使得俘能器的俘能频带显著提高。并综合分析了单稳态构型、双稳态构型以及线性结构在不同激励下的俘能表现,可以得出双稳态构型虽然在大幅值激励下可以在势阱间大幅振荡进而俘获可观能量,但在小幅值激励下的功率输出不尽人意,反观单稳态构型在桥梁振动加速度范围内的输出响应均优于线性结构和双稳态构型,因此单稳态构型在俘获桥梁振动能量中更具优势。并对磁铁中心距离和弹性放大器质量这两个关键参数进行参数分析,研究得出在随机激励下,通过调节弹性放大器质量将其频率调至低频以及调节磁铁间距接近临界距离的方式可以提升俘能器的性能。(3)提出了在实测高铁箱梁桥振动加速度激励下非线性俘能器的设计准则并研究其工作性能。由于高铁桥梁振动加速度幅值较小,可以基本忽略俘能器刚度中磁力带来的非线性项。通过观察小幅值简谐荷载下俘能器的响应,证明了在高铁桥梁激励下非线性俘能器频响曲线趋于线性,且固有频率受磁铁间距影响的假设,并以此作为设计准则。通过与传统压电俘能器对比,发现非线性俘能器的输出功率远大于它。并对负载电阻、磁铁中心距离和弹性放大器质量进行参数分析,在保持俘能器频率与目标高铁桥梁频率匹配的条件下,得出提高弹性放大器质量以及调节磁铁间距接近临界距离可以提升俘能器工作性能的结论,为设计俘获桥梁振动能量的非线性俘能器提供建议。

关键词： MEMS执行器   平面二自由度运动   多边形永磁体   线性自抗扰位置控制  

摘要： 微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)技术是一个国家高新技术和制造实力的重要体现,现已涉及精密加工、国防、军事等重要领域,对实现智能制造和制造强国战略目标具有重要意义。MEMS执行器可代替人类在特殊工况下作业,进而推动相关技术和产业发展。电磁驱动具有高推力密度、低压驱动、长行程位移等其他驱动方式无法比拟的优势,因而具有巨大的发展潜力和广泛的应用前景。具有体积小、质量轻、定位精准、能耗低等优点的微电磁执行器已成为MEMS领域的研究热点。工业领域中,通过采用多自由度直接驱动技术可实现更好的驱动性能和更精确的定位。本文提出了一种尺寸微小、平面位移行程长、能够实现平面一自由度和二自由度运动的、适用作MEMS领域执行器的基于八边形永磁体阵列的新型动磁式平面二自由度微直线电机。电机的动子由二维动子永磁体阵列和导轨组成。其中,动子永磁体阵列采用64极八边形永磁体稀疏排布方式,体积虽仅为8.14mm×8.14 mm×0.7 mm,但其可产生高达0.5 T的纵向磁密。导轨由带有梯型槽和微型小球的滑块堆叠而成。定子由结构相同但与动子永磁体阵列距离不同且相互垂直放置的两个微线圈组成。基于电机的推力和机械动力学模型,搭建其位置控制系统,并应用线性自抗扰对其位置控制进行研究。本文首先基于等效面电流法首次给出了多边形永磁体磁场的完全参数化的通用型解析式,并使用有限元分析进行了验证。其次提出了平面二自由度微直线电机结构,并通过优化动子永磁体阵列的结构优化电机的空间磁场分布。接着建立了坐标系和电机的推力模型,计算了电机的推力系数。最后,基于电机的推力模型和机械动力学模型,搭建其位置控制系统,并应用线性自抗扰控制分别实现了电机的平面一自由度运动和二自由度运动。

关键词： 6自由度串联机械臂   运动学分析   OpenGL   WolframScript   综合数字化仿真平台  

摘要： 6自由度串联机械臂作为工业机器人的典型代表,应用范围极为广泛。在6自由度串联机械臂的设计和开发过程中,机器人的运动学分析是后续研究的基础;而机械臂的运动学仿真可以加速运动学分析过程,提高开发效率。因此,本文旨在针对6自由度串联机械臂的运动学分析,设计和开发一个基于OpenGL的综合数字化仿真平台(ManiKASim),该平台可以对任意构型的6自由度串联机械臂进行运动学分析。主要的研究内容和创新成果如下:首先,基于倍矩阵新理论对6自由度串联机械臂的逆运动学分析进行建模和代数求解,然后对其他建模理论,如倍四元数法、对偶四元数法、D-H矩阵法以及对偶矩阵法进行了简单介绍,最后简要总结了这五种算法在应用于三轴平行型、三轴相交型、手腕偏置型、一般6R和1P5R时的适应性问题。其次,利用开源Assimp库加载6自由度串联机械臂的三维模型,并基于OpenGL开放式图像库,在图形界面开发工具Qt上,设计和开发了一个针对6自由度串联机械臂的运动学分析综合数字化仿真平台(ManiKASim)。ManiKASim可用于所有构型的6自由度串联机械臂运动学分析,如三轴平行型、三轴相交型、手腕偏置型、一般6R、1P5R或2P4R等。ManiKASim可以进行6自由度串联机械臂的正逆运动学分析、可达工作空间分析、灵活工作空间分析、姿态空间分析和奇异分析等。基于WolframScript进行设计的运动学分析模块使其能够实现即插即用,随时更改或者替换运动学分析方法。最后,从工业常用的三轴平行型、三轴相交型、手腕偏置型以及一般6R和1P5R机械臂中各选择了一个数值实例来进行仿真实验演示,仿真结果表明ManiKASim具有较好的可视性和交互性,并且针对不同构型的6自由度串联机械臂给出了不同运动学分析算法的计算时间,方便研究者选择使用,故而开发的ManiKASim能够为6自由度串联机械臂的运动学分析研究提供便利。

关键词： 机器人   打磨机器人   探测机器人   预弯机器人   毛刺  

摘要： 毛刺的去除在机械加工领域非常重要,因为对产品带来的危害非常大。目前的毛刺打磨方式主要是人力研磨、电化学、超声波等方式,不仅打磨效率低下,而且产品精确度差、均一性差。特别是相贯深孔的毛刺打磨,由于结构障碍,导致一般的打磨方式不能使用。随着新型机器人的设计、控制、视觉等相关技术的不断发展,将机器人用于毛刺打磨也成为国内外的研究热点。本文针对相贯深孔毛刺打磨提出一套机器人系统,包括探测系统和预弯打磨系统。其中,探测系统基于气动刚柔耦合技术设计一种探测机器人,前端带有微型摄像头,通过驱动模块,进入相贯深孔后,摄像头拍摄照片,分析后得到毛刺分布信息,与打磨后的分布情况对比,得到打磨效果;打磨系统设计一种预弯打磨机器人,前端携带打磨工具头,深入相贯深孔进行打磨。本文首先根据对应的相贯深孔直径设计了探测机器人的机械结构部分与对应的驱动方式,并且优化了摄像头的安装方式,分析得到了机器人的全过程力学方程、全过程拐弯方程、负载能力,并且设计了对应的试验方案进行验证,试验结果与理论分析基本一致。然后,根据对应的相贯深孔的直径设计了预弯打磨机器人。预弯机器人由两个刚度不同的管套装组成,且由微型滑台实现平移运动,旋转运动由舵机带动整个旋转部分旋转。通过预弯机器人不同管之间的相互作用和几何参数,建立运动学模型,包括:1)正向运动学方程;2)逆向运动学方程;3)获取工作空间。针对机器人的定位精度开展了试验研究,试验结果证明预弯机器人定位精度满足要求。针对预弯机器人在空间中的运动问题,通过分析确定了运动策略。其次,结合相贯深孔打磨的实际情况,经过对比阻抗控制不同类型,结合相贯深孔打磨的实际情况,使用自适应阻抗控制,可以更加精确地控制机器人打磨,利用MATLAB做了仿真,通过改变不同的输入,得到机器人不同轴的位置追踪。最后,本文搭建了相贯深孔的试验环境,验证了探测机器人的可行性,同时分析了毛刺的分布情况,预弯机器人根据相贯线空间方程结合自适应阻抗控制完成了打磨,经过分析验证了打磨的有效性,使用显微镜观察了打磨后的相贯线形貌,证明了打磨后相贯线的平滑性。