| 摘要 | 第6-8页 |
| Abstract | 第8-10页 |
| 第一章 绪论 | 第14-32页 |
| 1.1 课题背景及研究意义 | 第14-15页 |
| 1.1.1 课题研究背景 | 第14页 |
| 1.1.2 课题研究意义 | 第14-15页 |
| 1.2 爬壁机器人研究现状 | 第15-23页 |
| 1.2.1 爬壁机器人吸附机构研究现状 | 第16-20页 |
| 1.2.2 爬壁机器人移动机构研究现状 | 第20-23页 |
| 1.3 移动焊接机器人研究现状 | 第23-25页 |
| 1.3.1 普通移动焊接机器人研究 | 第23-24页 |
| 1.3.2 爬壁焊接机器人研究 | 第24-25页 |
| 1.4 变磁力研究现状 | 第25-27页 |
| 1.4.1 调整气隙大小 | 第26页 |
| 1.4.2 改变磁极方向 | 第26-27页 |
| 1.5 移动机械手及控制研究现状 | 第27-30页 |
| 1.5.1 移动机械手 | 第28-29页 |
| 1.5.2 移动机械手控制研究 | 第29-30页 |
| 1.6 本文的主要内容和组织结构 | 第30-32页 |
| 第二章 机器人设计及运动学建模 | 第32-54页 |
| 2.1 引言 | 第32页 |
| 2.2 研究目标和机器人设计要求 | 第32-35页 |
| 2.2.1 大型非结构设备制造对机器人焊接的需求 | 第32-34页 |
| 2.2.2 机器人设计要求 | 第34-35页 |
| 2.3 机器人本体结构设计 | 第35-38页 |
| 2.3.1 机器人总体结构 | 第35-36页 |
| 2.3.2 移动及越障单元 | 第36页 |
| 2.3.3 非接触变磁力吸附机构 | 第36-37页 |
| 2.3.4 五自由度关节机械臂设计 | 第37-38页 |
| 2.4 基于旋量理论的运动学建模 | 第38-49页 |
| 2.4.1 机器人建模旋量理论基础 | 第38-41页 |
| 2.4.2 六轮移动平台运动学建模 | 第41-45页 |
| 2.4.3 机械臂运动学建模 | 第45-48页 |
| 2.4.4 机器人运动学整体建模 | 第48-49页 |
| 2.5 机器人可操作性研究 | 第49-52页 |
| 2.5.1 机器人的广义可操作度 | 第49-52页 |
| 2.6 本章小结 | 第52-54页 |
| 第三章 壁面受力分析及运动特性研究 | 第54-74页 |
| 3.1 引言 | 第54页 |
| 3.2 壁面静力学分析 | 第54-58页 |
| 3.2.1 壁面可靠吸附条件 | 第54-55页 |
| 3.2.2 水平吸附受力分析 | 第55-56页 |
| 3.2.3 垂直吸附受力分析 | 第56-58页 |
| 3.3 壁面运动动力学研究 | 第58-64页 |
| 3.3.1 单轮壁面运动动力学 | 第58-59页 |
| 3.3.2 壁面直行动力学研究 | 第59-61页 |
| 3.3.3 壁面转向动力学研究 | 第61-64页 |
| 3.4 壁面转向灵活性研究 | 第64-67页 |
| 3.4.1 转向运动灵活性定义 | 第64-65页 |
| 3.4.2 壁面运动灵活性 | 第65-66页 |
| 3.4.3 影响转向灵活性的因素 | 第66-67页 |
| 3.5 越障过程动力学分析及越障运动规划 | 第67-73页 |
| 3.5.1 凸台形障碍越障 | 第67-70页 |
| 3.5.2 沟槽形障碍越障 | 第70页 |
| 3.5.3 连续越障运动规划 | 第70-73页 |
| 3.6 本章小结 | 第73-74页 |
| 第四章 非接触变磁力永磁吸附系统优化设计 | 第74-88页 |
| 4.1 引言 | 第74页 |
| 4.2 非接触变磁力吸附机构设计 | 第74-76页 |
| 4.2.1 变磁力机构原理介绍 | 第74-75页 |
| 4.2.2 壁面安全吸附所需吸附力总结 | 第75-76页 |
| 4.3 磁吸附力优化目标及计算数学模型 | 第76-80页 |
| 4.3.1 磁铁优化目标 | 第77页 |
| 4.3.2 磁吸附力计算的理论基础 | 第77页 |
| 4.3.3 磁铁单元吸附力计算数学模型 | 第77-79页 |
| 4.3.4 磁路中各结构参数对磁吸附力的影响及关系分析 | 第79-80页 |
| 4.4 永磁吸盘有限元分析及结构优化设计 | 第80-85页 |
| 4.4.1 磁吸附单元材料选择 | 第80页 |
| 4.4.2 磁铁单元结构形式分析 | 第80-82页 |
| 4.4.3 磁铁结构各参数优化 | 第82-84页 |
| 4.4.4 磁铁耦合分析 | 第84-85页 |
| 4.5 磁吸盘设计与实验 | 第85-87页 |
| 4.5.1 磁吸盘设计 | 第85-86页 |
| 4.5.2 吸附性能测试 | 第86-87页 |
| 4.6 本章小结 | 第87-88页 |
| 第五章 机器人轨迹跟踪协调控制研究 | 第88-108页 |
| 5.1 引言 | 第88页 |
| 5.2 移动机械手协调控制策略 | 第88-90页 |
| 5.3 基于改进蚁群算法的移动小车路径规划 | 第90-100页 |
| 5.3.1 蚁群算法介绍 | 第90-93页 |
| 5.3.2 基于改进蚁群算法的移动小车路径规划 | 第93-97页 |
| 5.3.3 仿真实验 | 第97-100页 |
| 5.4 机械手轨迹跟踪控制 | 第100-102页 |
| 5.4.1 轨迹跟踪运动学描述 | 第100-101页 |
| 5.4.2 控制器设计 | 第101-102页 |
| 5.5 实验研究 | 第102-107页 |
| 5.5.1 仿真实验 | 第102-104页 |
| 5.5.2 轨迹跟踪实验 | 第104-107页 |
| 5.6 本章小结 | 第107-108页 |
| 第六章 机器人控制系统及实验 | 第108-124页 |
| 6.1 引言 | 第108页 |
| 6.2 控制系统硬件和软件结构 | 第108-114页 |
| 6.2.1 控制系统硬件 | 第108-112页 |
| 6.2.2 控制系统软件 | 第112-114页 |
| 6.3 机器人爬壁及越障实验 | 第114-119页 |
| 6.3.1 平面越障实验 | 第115-116页 |
| 6.3.2 壁面越障实验 | 第116-118页 |
| 6.3.3 平面转向实验 | 第118页 |
| 6.3.4 壁面转向实验 | 第118-119页 |
| 6.4 机器人焊接实验 | 第119-123页 |
| 6.4.1 平面运动焊接实验 | 第119-120页 |
| 6.4.2 平面越障焊接实验 | 第120-121页 |
| 6.4.3 爬壁焊接实验 | 第121-123页 |
| 6.5 本章小结 | 第123-124页 |
| 第七章 总结与展望 | 第124-128页 |
| 7.1 研究工作总结 | 第124-126页 |
| 7.2 本文主要创新点 | 第126-127页 |
| 7.3 研究展望 | 第127-128页 |
| 参考文献 | 第128-138页 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文/申请专利 | 第138-140页 |
| 致谢 | 第140-142页 |
| 上海交通大学博士学位论文答辩决议书 | 第142页 |