第六章 總結(jié)與展望
§6.1全文總結(jié)
機(jī)器的功能在向柔性化趨勢發(fā)展，機(jī)電一體化、運動可控性、智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代化機(jī)器的重要特征。傳統(tǒng)機(jī)械大多缺乏柔性，難以適應(yīng)變化的需求和工作環(huán)境。隨著電子計算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和快速進(jìn)步，機(jī)構(gòu)和機(jī)器出現(xiàn)了柔性化的機(jī)器。不過，應(yīng)用最為廣泛的、大量需求的往往都是只要求具有一定的工作柔性，可以進(jìn)行適度調(diào)整的機(jī)器，就是所謂的適度柔性機(jī)器。適度柔性機(jī)器將剛性機(jī)器的低成本和柔性機(jī)器的可控性有機(jī)結(jié)合起來，是一般機(jī)器柔性化的一個最佳解決方案。它包括可調(diào)整機(jī)構(gòu)、混合驅(qū)動機(jī)器和變速驅(qū)動伺服機(jī)器等，這三類機(jī)器從不同角度導(dǎo)入機(jī)器柔性。
機(jī)械加工、運裝過程中因為動力機(jī)和負(fù)載的不匹配造成速度波動，是一種有害的現(xiàn)象。但是以往傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度裝置大多不具有柔性，速度平衡效果不理想。本論文在此基礎(chǔ)之上提出柔性速度補償?shù)母拍睿谶m度柔性機(jī)器理論背景，融合這類機(jī)器裝置機(jī)構(gòu)、控制等特點，描述了柔性速度補償機(jī)器的設(shè)計方法和流程。然后，本論文設(shè)計了以沖壓機(jī)械為應(yīng)用對象的一種柔性速度補償裝置，以驗證這一概念的可行性和優(yōu)越性。
主要工作如下：
1、深入地研究本課題的理論背景，以及相關(guān)國內(nèi)外研究狀況，總結(jié)了國內(nèi)、外相關(guān)機(jī)構(gòu)、機(jī)械裝置的研究情況。并分析了傳統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的缺點，在適度柔性機(jī)器發(fā)展基礎(chǔ)上，提出柔性速度補償?shù)母拍睢２㈥U述了本課題的設(shè)計目標(biāo)和研究意義。
2、這一概念提出后，本文闡述了這一概念及其設(shè)計方法和設(shè)計流程。并以沖壓機(jī)械主要應(yīng)用對象設(shè)計一種柔性速度補償裝置，通過這一裝置的設(shè)計與研究來驗證柔性速度補償該念的正確性和有效性。在設(shè)計當(dāng)中，機(jī)構(gòu)選型是柔性速度補償裝置設(shè)計中的首要任務(wù)。本文根據(jù)機(jī)構(gòu)本身的特性，并詳細(xì)分析了該柔性速度補償裝置的設(shè)計要求和約束條件，以機(jī)械式無級變速器為改造基礎(chǔ)，融合可調(diào)整機(jī)構(gòu)、混合驅(qū)動機(jī)器和變速驅(qū)動伺服機(jī)器的理念，設(shè)計出該柔性速度補償裝置的機(jī)構(gòu)模型。
3、對該機(jī)構(gòu)用解析法進(jìn)行運動學(xué)分析。利用Matlab強大的運算功能編程運算，根據(jù)運算結(jié)果調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，根據(jù)實例調(diào)出一組適合的機(jī)構(gòu)參數(shù)，得出符合要求的速度輸出曲線。
4、對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行動力學(xué)分析。通過分析目前國內(nèi)仿真方法，以及國際上流行的仿真軟件性能的優(yōu)勢所在，決定采用Adams軟件，利用Adams軟件的仿真功能，建立虛擬樣機(jī)模型，選擇合適的電機(jī)參數(shù)，加適當(dāng)負(fù)載，分兩階段進(jìn)行仿真研究。首先在伺服電機(jī)不動作的情況下，實質(zhì)為單自由度機(jī)構(gòu)，進(jìn)行速度補償仿真，然后采用學(xué)習(xí)控制的方法，控制伺服電機(jī)驅(qū)動第二輸出，兩輸入?yún)f(xié)同工作，進(jìn)一步進(jìn)行速度補償。兩階段的仿真，驗證柔性速度補償裝置良好的速度補償效果。
5、提出了較完善的試驗臺搭建方案，以便能夠驗證機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、運動設(shè)計的有效性，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題或理論中某些缺陷，為系統(tǒng)優(yōu)化提供實驗指導(dǎo)。
在學(xué)術(shù)理念上，柔性速度補償理論和其設(shè)計方法及設(shè)計流程，是立足于現(xiàn)代機(jī)器發(fā)展趨勢中適度柔性機(jī)器的特點和優(yōu)越性，結(jié)合國內(nèi)外一些速度調(diào)節(jié)的方式，綜合分析后提出的。這一理論的最大的特點是具有適度的柔性，可在一定范圍內(nèi)根據(jù)機(jī)械參數(shù)或運行工況的變化引起的速度波動變化，而對機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以達(dá)到良好的速度補償效果。此外，其柔性還體現(xiàn)在對非加載時段的速度波動可根據(jù)需要選擇是否進(jìn)行補償，不是全程速度補償，從而適度降低補償?shù)拇鷥r
在工程意義上，柔性速度補償裝置的系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)運用現(xiàn)代先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)，對除了數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人等以外的由普通電機(jī)和凸輪、連桿等機(jī)構(gòu)組成的大量傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)機(jī)械進(jìn)行改造，以期促進(jìn)其升級進(jìn)程。
§6.2研究展望
由于時間、精力和硬件環(huán)境的原因，本論文的研究工作到此也就告一段落。從整個研究工作的過程和結(jié)果來看，本文的研究工作還需要從以下幾個方面進(jìn)行完善：
1、在算例數(shù)據(jù)源的獲得方面有所欠缺，未能提供大量的算例來進(jìn)行驗證，這一方面在以后需要加強。如果有可能，還應(yīng)以其他具有可調(diào)整機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為柔性速度補償裝置來進(jìn)行進(jìn)一步的驗證。
2、本論文是從運動學(xué)的角度來研究柔性速度補償裝置中的機(jī)構(gòu)，而實際工作中應(yīng)該還需考慮振動力和振動力矩，如果在設(shè)計中考慮到這些因素的影響，本論文的研究結(jié)果將會得到比較大的應(yīng)用。
3、由于對控制方法和Adams軟件的接口技術(shù)問題，一直沒有很好的解決，導(dǎo)致本論文對控制部分是從理論角度進(jìn)行了探討和分析，無法完整的給出仿真數(shù)據(jù)和結(jié)果。
4、因為時間及資金問題，本論文對控制部分和整個柔性速度補償裝置的實驗臺的搭建都沒有完成，無法從實驗的角度給予驗證，是本人從事該課題研究最大的遺憾。所幸，有一位師妹將繼續(xù)該方法理論和實驗的進(jìn)一步探索，希望有好的成績。
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