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(shì)發(fā)展，機(jī)電一體化、運(yùn)動(dòng)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(jì)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(guò)，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(lái)，是一般機(jī)器柔性化的一個(gè)最佳解決方案。它包括可調(diào)整機(jī)構(gòu)、混合驅(qū)動(dòng)機(jī)器和變速驅(qū)動(dòng)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(yùn)裝過(guò)程中因?yàn)閯?dòng)力機(jī)和負(fù)載的不匹配造成速度波動(dòng)，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(bǔ)償?shù)母拍�，基于適度柔性機(jī)器理論背景，融合這類機(jī)器裝置機(jī)構(gòu)、控制等特點(diǎn)，描述了柔性速度補(bǔ)償機(jī)器的設(shè)計(jì)方法和流程。然后，本論文設(shè)計(jì)了以沖壓機(jī)械為應(yīng)用對(duì)象的一種柔性速度補(bǔ)償裝置，以驗(yàn)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(guó)內(nèi)外研究狀況，總結(jié)了國(guó)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(diǎn)，在適度柔性機(jī)器發(fā)展基礎(chǔ)上，提出柔性速度補(bǔ)償?shù)母拍�。并闡述了本課題的設(shè)計(jì)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(jì)方法和設(shè)計(jì)流程。并以沖壓機(jī)械主要應(yīng)用對(duì)象設(shè)計(jì)一種柔性速度補(bǔ)償裝置，通過(guò)這一裝置的設(shè)計(jì)與研究來(lái)驗(yàn)證柔性速度補(bǔ)償該念的正確性和有效性。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，機(jī)構(gòu)選型是柔性速度補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)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(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)要求和約束條件，以機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器為改造基礎(chǔ)，融合可調(diào)整機(jī)構(gòu)、混合驅(qū)動(dòng)機(jī)器和變速驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)器的理念，設(shè)計(jì)出該柔性速度補(bǔ)償裝置的機(jī)構(gòu)模型。
3、對(duì)該機(jī)構(gòu)用解析法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。利用Matlab強(qiáng)大的運(yùn)算功能編程運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，根據(jù)實(shí)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(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。通過(guò)分析目前國(guó)內(nèi)仿真方法，以及國(guó)際上流行的仿真軟件性能的優(yōu)勢(shì)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(dòng)作的情況下，實(shí)質(zhì)為單自由度機(jī)構(gòu)，進(jìn)行速度補(bǔ)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(dòng)第二輸出，兩輸入?yún)f(xié)同工作，進(jìn)一步進(jìn)行速度補(bǔ)償。兩階段的仿真，驗(yàn)證柔性速度補(bǔ)償裝置良好的速度補(bǔ)償效果。
5、提出了較完善的試驗(yàn)臺(tái)搭建方案，以便能夠驗(yàn)證機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的有效性，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題或理論中某些缺陷，為系統(tǒng)優(yōu)化提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。
在學(xué)術(shù)理念上，柔性速度補(bǔ)償理論和其設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)流程，是立足于現(xiàn)代機(jī)器發(fā)展趨勢(shì)中適度柔性機(jī)器的特點(diǎn)和優(yōu)越性，結(jié)合國(guó)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(diǎn)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(yùn)行工況的變化引起的速度波動(dòng)變化，而對(duì)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(bǔ)償效果。此外，其柔性還體現(xiàn)在對(duì)非加載時(shí)段的速度波動(dòng)可根據(jù)需要選擇是否進(jìn)行補(bǔ)償，不是全程速度補(bǔ)償，從而適度降低補(bǔ)償?shù)拇鷥r(jià)
在工程意義上，柔性速度補(bǔ)償裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)，對(duì)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(jí)進(jìn)程。
§6.2研究展望
由于時(shí)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(gè)研究工作的過(guò)程和結(jié)果來(lái)看，本文的研究工作還需要從以下幾個(gè)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(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，這一方面在以后需要加強(qiáng)。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(bǔ)償裝置來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證。
2、本論文是從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度來(lái)研究柔性速度補(bǔ)償裝置中的機(jī)構(gòu)，而實(shí)際工作中應(yīng)該還需考慮振動(dòng)力和振動(dòng)力矩，如果在設(shè)計(jì)中考慮到這些因素的影響，本論文的研究結(jié)果將會(huì)得到比較大的應(yīng)用。
3、由于對(duì)控制方法和Adams軟件的接口技術(shù)問(wèn)題，一直沒(méi)有很好的解決，導(dǎo)致本論文對(duì)控制部分是從理論角度進(jìn)行了探討和分析，無(wú)法完整的給出仿真數(shù)據(jù)和結(jié)果。
4、因?yàn)闀r(shí)間及資金問(wèn)題，本論文對(duì)控制部分和整個(gè)柔性速度補(bǔ)償裝置的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建都沒(méi)有完成，無(wú)法從實(shí)驗(yàn)的角度給予驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步探索，希望有好的成績(jī)。
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