海带打结原理及机构动态特性研究

论文摘要

机械化海带打结技术是目前世界范围内尚未解决的热点和难点问题,它的研究将为最终实现海带打结的智能化生产奠定必不可少的技术基础。本文是在哈工大（威海）机器人研究所研制开发的自动海带打结机的基础上,对基于人手协调动作的海带打结原理及打结机构的运动及动态特性进行更深入的分析研究,为提高海带打结机成结率以及进一步提高和改进打结机械的性能做必要的理论准备工作。海带打结技术的基本原理来源于模仿人手打海带结的协调动作,其动作过程可分解为送料、缠绕、打结、切断四步。基于人手协调动作的机械化海带打结技术目前仅是一种打结方法,并没有严格的数学证明。本文将创新性的使用拓扑学曲带纽结理论,研究海带成结原理及成结过程,使基于人手协调动作的海带打结方法上升称为一种理论。自动海带打结机由送料系统、缠绕系统、打结系统、压紧和切断系统组成,这几大系统的动力全部由气动系统提供。缠绕系统完成从送料系统取海带条并将其打成海带结的重要工作,所以本文将针对缠绕机构重点进行研究,并以典型的摆缸-齿轮机构为例,重点分析该机构的运动及动态特性,建立数学模型和仿真模型,最后进行计算机仿真研究,为改进和提高打结机械系统的性能奠定理论基础。本文所做的研究工作为海带打结机的进一步优化,提供了有价值的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 各种打结方法的国内外研究现状
• 1.2.1 自动捆拾捆草机
• 1.2.2 银行钞票自动线绳捆扎机
• 1.2.3 外科手术缝合线打结
• 1.3 研究方法及研究内容
• 1.3.1 研究方法
• 1.3.2 研究内容
• 第2章 海带打结原理研究
• 2.1 海带打结机介绍
• 2.2 海带打结机的打结原理
• 2.3 拓扑学介绍
• 2.3.1 拓扑学定义
• 2.3.2 拓扑学分类
• 2.3.3 拓扑学纽结原理
• 2.4 海带打结机打结原理的拓扑学研究
• 2.4.1 建立海带条（曲带）模型
• 2.4.2 描述海带条（曲带）参数
• 2.4.3 8 字形曲带研究
• 2.5 打结方法研究
• 2.6 本章小结
• 第3章 缠绕机构数学建模
• 3.1 机械系统数学建模
• 3.1.1 动态模型
• 3.1.2 建模方法
• 3.2 缠绕机构模型简化
• 3.2.1 缠绕机构介绍
• 3.2.2 摆缸-齿轮机构模型简化
• 3.3 摆缸数学建模
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 气压传动系统动态特性描述
• 3.3.3 摆缸工作阶段数学建模（旋转轴顺时针旋转）
• 3.3.4 摆缸工作阶段数学建模（旋转轴逆时针旋转）
• 3.4 行星轮系数学建模
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 行星轮系分析模型
• 3.4.3 打结机行星轮系建模
• 3.4.4 打结机行星轮系数学模型
• 3.5 摆缸-齿轮机构整体建模
• 3.6 本章小结
• 第4章 缠绕机构动态特性仿真研究
• 4.1 计算机仿真
• 4.2 仿真模型
• 4.2.1 摆缸工作阶段仿真模型
• 4.2.2 摆缸-齿轮机构仿真模型
• 4.3 摆缸-齿轮机构工作阶段仿真研究
• 4.3.1 摆缸工作阶段运动及动态特性的仿真研究
• 4.3.2 影响活塞速度变化因素的仿真研究
• 4.3.3 齿轮传动系统仿真研究
• 4.4 本章小结
• 结论
• 附录
• 参考文献
• 致谢