本篇论文深入探讨了仿蝎式复合机器人肢体协同技术在焦炉立火道温度测量中的应用。人工测温方式存在效率低和安全性问题,因此,研究人员设计了一种集移动机器人和工业机器人功能于一体的复合机器人,旨在解决这些问题。这种复合机器人由6条机械腿构成步行机构,和3条机械臂,包括钳形、尾形以及配备摄像头的机械臂。 论文首先关注了复合机器人的结构设计,通过Solidworks构建了机械腿、钳形臂和尾形臂的三维模型,并进行了Ansys有限元应力分析,以确保其结构的合理性和安全性。使用Matlab的DH模型进行运动学分析,解决了各部分的逆运动学方程,从而建立了整体的DH结构模型。此外,还运用蒙特卡罗法分析了机器人在不同关节活动范围内的工作空间,证明了机器人在焦炉测温任务中的可行性。 针对步态稳定性,研究者采用了稳定裕度理论,设计了两种适用于快速行走和协同测温阶段的稳定步态,并采用复合摆线轨迹进行规划,以此减少足端冲击,增强行走稳定性。在执行机构的轨迹优化方面,通过Matlab构建的DH模型,通过三次和五次多项式拟合,分析了关节的角速度和角加速度变化,最终选择五次多项式方案以提升执行效率。 针对行走过程中腿部末端与地面接触时的速度震荡问题,论文提出了一种柔顺控制模型。通过Adams和Simulink的联合仿真,设计了一种能够优化腿部接触力的控制系统。与传统逆运动学控制相比,仿真结果表明,新的柔顺控制模型使得接触点的最大震荡速度降低了33%,显著提高了机器人的行走稳定性。 这篇论文的核心研究内容包括复合机器人结构的优化设计、步态稳定性和执行机构轨迹的精确规划,以及柔顺控制策略的应用,这些都为仿蝎式复合机器人在高温环境下进行高效、安全的焦炉测温作业提供了关键技术支撑。
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