【摘 要】
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机器人及智能化施工装备是推进建筑工业化的重要手段,在建筑构件制造、现场装配式作业、建造信息交互等领域有着迫切的需求。建筑构件尺寸大、重量大、复杂异形,作业环境复杂,通用工业机器人不能满足工程要求。本研究面向大型建筑板材的构件制造与装配,研发冗余自由度大载荷液压驱动双臂板材安装机器人,研究双臂机器人协调控制原理与方法,探索冗余自由度机器人的双臂协调控制技术。主要研究工作和创新如下:（1）提出了一种可
【基金项目】
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国家自然科学基金（U1813222）； 国家重点研发计划（2018YFB1306902）；
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机器人及智能化施工装备是推进建筑工业化的重要手段,在建筑构件制造、现场装配式作业、建造信息交互等领域有着迫切的需求。建筑构件尺寸大、重量大、复杂异形,作业环境复杂,通用工业机器人不能满足工程要求。本研究面向大型建筑板材的构件制造与装配,研发冗余自由度大载荷液压驱动双臂板材安装机器人,研究双臂机器人协调控制原理与方法,探索冗余自由度机器人的双臂协调控制技术。主要研究工作和创新如下:（1）提出了一种可收卷式14自由度双臂机器人机构,进行了双臂机器人构型设计。从建筑板材安装施工工艺入手,并基于施工工艺和工作空间的要求,完成了机器人构型、尺寸参数和工作模式的设计。（2）建立了双臂机器人的运动学模型,对双臂协调工作时的运动学进行了分析,通过仿真验证了所建立运动学模型的正确性。求解了双臂紧协调模式下的机器人运动学逆解,并对运动空间进行了求解与分析,为冗余自由度驱动优选奠定了基础。（3）建立了驱动选取的三条基本原则,提出一种驱动优选的方法来解决驱动副数大于末端自由度数的问题。本研究将两个机械臂视为两个运动支链,当双臂机器人两个机械臂末端同时抓取同一个物体时,整体视为并联机构,依据驱动数与末端自由度数相等的原则,以关节速度指标和关节力矩指标为评价指标,进行驱动副选取,得出机器人的驱动关节组合。（4）考虑到移动副作为被动关节时的阻力问题,对移动副作为被动关节时的情况进行了分析及实验,结果表明所设计的PID控制器可以较好的改善阻力问题。（5）建立了双臂机器人液压驱动系统数学模型建模。以末端驱动关节为例,对液压驱动系统的进行了模型仿真。依据控制系统的特点,设计了模糊控制器,通过实验验证了控制效果。
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