一种基于阻抗控制的船用主动减摆收放机械臂
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-09-14 11:53:55
针对船用机械臂工作过程中因干扰产生摆动问题,发明一种基于阻抗控制的船用主动减摆收放机械臂。主要包括减摆锥形吊钩,吊索,减摆机构Y,改进阻抗阻尼器Y,固定件一,固定件二,轴承一,轴承二,减摆机构X,轴承三,改进阻抗阻尼器X,固定件三,固定件四,固定件五,折臂一,轴承四,折臂二,轴承五,固定件六,托架,支柱,轴承六,永磁异步电机,减摆阻抗综合控制箱,母船甲板,位置传感器,滑轮,力传感器,滑块,连杆。设计主动减摆阻抗综合控制系统对被吊物进行主动减摆;采用基于阻抗控制的改进阻抗阻尼器,避免大幅度和高频率减摆出现装置断裂情况,提高了船用收放机械臂效率和安全性。
发明目的在于提供一种可实现主动减摆,并在减摆过程中利用阻抗控制,柔顺控制力减震缓冲保护减摆机构,解决由于海面复杂环境对母船摇摆,船用机械臂工作效率下降和无法安全工作的问题的船用收放机械臂装置。本发明主要包括减摆锥形吊钩,吊索,减摆机构Y,改进阻抗阻尼器Y,固定件一,固定件二,轴承一,轴承二,减摆机构X,轴承三,改进阻抗阻尼器X,固定件三,固定件四,固定件五,折臂一,轴承四,折臂二,轴承五,固定件六,托架,支柱,轴承六,永磁异步电机,减摆阻抗综合控制箱,母船甲板,位置传感器,滑轮,力传感器,滑块,连杆。其中,固定件五的一端与折臂一相连,另一端与轴承二相连。轴承二固定不动。固定件五的作用是将减摆机构Y,改进阻抗阻尼器Y,减摆锥形吊钩,减摆机构X,轴承一,改进阻抗阻尼器X等部件与折臂一相连。折臂一与折臂二通过轴承四相连,可以在xoy平面做水平折叠运动;折臂二与支柱通过固定件六连接;折臂二通过轴承五连接托架。托架与支柱刚性连接。折臂一,折臂二,支柱共同形成“L”型水平折臂式结构,可以扩大本发明工作范围。支柱与母船甲板通过轴承六相连。减摆阻抗综合控制箱安装在母船甲
目前海洋工程装备的研发、制造业蓬勃发展,在国家产业发展战略中具有重要地位。近年来随着国际形势的变化,我国的海洋资源以及海防受到严重威胁。舰船在维护我国海洋权益时,船用机械臂是不可或缺的设备。在复杂的海洋环境的干扰下,如何有效地进行主动减摆,且保证机械臂稳定可靠这一问题,成为亟待解决的难点。
实用新型《小艇吊索收放控制装置》给出一种基于PLC的船用小艇收放装置方案,设计了安装液压绞车的船用小艇收放装置。但存在以下问题:
(1)提出的装置设计方案采用普通吊钩,吊钩不具备任何减摆功能;
(2)设计时没有考虑海风,海浪的横摇,纵摇等外界环境因素对母船及船用小艇收放装置的干扰,不具有减摆功能。
论文《工作艇收放装置关键技术及控制策略研究》、论文《高海况救生艇收放装置主动防摆控制研究》、论文《高海况救助艇收放装置控制系统设计及仿真》提出的装置方案虽然也能达到减摆目的,但使用液压粘滞阻尼器,与本发明的改进阻抗阻尼器相比,存在以下问题:
(1)液压粘滞阻尼器结构复杂,加工精度高,成本高且工作时可能会发生漏液的情况,污染环境引发火灾;
(2)液压粘滞阻尼器性能受温度影响,温度变化对性能有明显影响。
此外实用新型《一种用于水平折臂式吊机上的小艇用减摇装置》虽然具有减摆功能,但是不能实现被吊物收放时主动减摆功能,相当于开环减摆控制,没有安装位置传感器检测实际位置进行反馈闭环,不能进行主动减摆控制,也没有安装力传感器进行主动力跟踪控制,没有表现出一定的柔顺性,刚度不能降低,不具有粘滞阻尼特性,不能加强减摆控制的稳定性。更不能在减摆同时保护减摆机构,不能做到持久耐用。
此技术为哈尔滨理工大学孙明晓研发,承担本专科及研究生层次普通高等学历教育工作承担科学技术研究工作
与现有技术相比,此技术产生的效益:(1)本发明采用减摆锥形吊钩,减摆锥形吊钩可以与被吊物紧密贴合,具有一定的减摆功能。避免普通吊钩在收放作业时可能会松脱,导致被吊物坠落,造成生产安全和生命安全事故情况的发生。
(2)本发明采用改进阻抗阻尼器,相比于传统使用的液压粘滞阻尼器,具有如下优点:
①改进阻抗阻尼器结构简单,加工容易成本低且不会发生漏液的情况,不会污染环境,不会因为漏液而引发火灾;
②液压粘滞阻尼器性能受温度影响,温度发生变化时性能有明显影响,而改进阻抗阻尼器不会出现此情况。
(3)本发明可以通过主动减摆阻抗综合控制系统,既可以通过位置传感器检测实际位置进行主动减摆控制,实现被吊物回收或下放时主动减摆功能,并且通过力传感器进行主动力跟踪控制使得改进阻抗阻尼器表现出一定的柔顺性,刚度降低,并具有粘滞阻尼特性,加强减摆控制的稳定性;又可以在减摆同时保护减摆机构不会因某一时刻实际位置与期望位置偏差过大或者返回期望位置的频率过高而发生刚性弯折甚至断裂情况,做到持久耐用。
技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地保定,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。