基于球型手腕的軌跡跟蹤控制與柔順控制研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，機(jī)器人開始逐步替代人類完成生產(chǎn)與生活中的各項(xiàng)實(shí)踐活動(dòng)。在航天、深海、核工業(yè)等領(lǐng)域中，作業(yè)環(huán)境具有危險(xiǎn)性大、工作空間狹小等特征，不適合人類實(shí)地作業(yè)，因此需要高性能機(jī)器人代替人類。其中，機(jī)器人的腕部關(guān)節(jié)具有結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，功重比大等特征，是極限工作環(huán)境中的重要部件。機(jī)器人手腕的功能是通過局部微小調(diào)整來改變機(jī)器人末端執(zhí)行器的姿態(tài)，腕部的性能將直接影響機(jī)器人的定位精度和靈活性。
　　本文提出一種高集成解耦球型手腕，上

2、、下半球偏置安裝，傳動(dòng)鏈中采用內(nèi)、外部雙萬向節(jié)傳遞運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)俯仰、側(cè)擺和自轉(zhuǎn)三個(gè)方向的自由度。對(duì)球型手腕作了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型，分析了手腕的運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)理;得到雅克比矩陣，并利用雅克比矩陣分析了手腕運(yùn)動(dòng)空間的奇異位置。建立動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，對(duì)進(jìn)一步的運(yùn)動(dòng)控制打下基礎(chǔ)。
　　為實(shí)現(xiàn)手腕的運(yùn)動(dòng)控制，設(shè)計(jì)了圓弧插補(bǔ)方式與直線插補(bǔ)方式兩種軌跡規(guī)劃模式。針對(duì)球型手腕的軌跡跟蹤問題，設(shè)計(jì)了一種全局快速Terminal滑膜控制器，

3、由Lyapunov函數(shù)對(duì)此控制器的穩(wěn)定性做出了證明。對(duì)于控制系統(tǒng)中的不確定上界，采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行評(píng)估，有效的縮短了控制算法的收斂時(shí)間，消除了控制中存在的“抖顫”問題。在MATLAB軟件中的Simulink環(huán)境下對(duì)軌跡跟蹤控制算法進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了算法的有效性。
　　針對(duì)球型手腕的柔順控制問題，設(shè)計(jì)一種基于摩擦力補(bǔ)償技術(shù)的柔順控制方法。建立手腕摩擦力模型作為前饋補(bǔ)償項(xiàng)，編寫遺傳算法辨識(shí)摩擦力模型中的各項(xiàng)參數(shù)。傳感器測(cè)量