移動(dòng)機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)控制與基于視覺的物體抓取.pdf

1、最近幾十年,機(jī)器人技術(shù)蓬勃發(fā)展,迅速運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域中,極大地促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展并提高了人們的生活水平。移動(dòng)機(jī)械臂兼有移動(dòng)機(jī)器人的感知環(huán)境、定位導(dǎo)航、自主移動(dòng)等智能和機(jī)械臂的靈活操作能力,功能強(qiáng)大,應(yīng)用領(lǐng)域廣闊。移動(dòng)機(jī)械臂是復(fù)雜的強(qiáng)耦合非線性系統(tǒng),是當(dāng)前機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文以移動(dòng)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)控制和視覺伺服為研究?jī)?nèi)容,重點(diǎn)研究帶不確定性的機(jī)械臂的軌跡跟蹤控制問(wèn)題,并根據(jù)實(shí)際需要研究移動(dòng)機(jī)械臂的視覺伺服問(wèn)題。
　　 針

2、對(duì)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)俯仰模塊的動(dòng)力學(xué)控制問(wèn)題,本文提出了一種二階滑?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)方法。充分利用了滑?？刂破魉哂械聂敯籼匦?同時(shí)將切換律隱藏到積分器中來(lái)獲取連續(xù)控制信號(hào),很好的抑制了高頻抖振。對(duì)二階滑模控制方法的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)提出改進(jìn),提出了積分初始值的選取、虛擬控制律的選擇、在虛擬控制律中使用飽和函數(shù)等策略。改進(jìn)后的控制器將抖振問(wèn)題進(jìn)一步減小,同時(shí)降低了穩(wěn)態(tài)誤差。并且新的方法可以設(shè)計(jì)低頻的控制器,從而使控制器對(duì)硬件的限制放寬。仿真結(jié)果證明了該設(shè)計(jì)方

3、法的正確有效,所提的幾點(diǎn)改進(jìn)都具有顯著的成效。
　　 對(duì)多自由度剛性不確定性機(jī)械臂的軌跡跟蹤問(wèn)題,提出了一種新的模糊自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制策略。以模糊系統(tǒng)自適應(yīng)逼近系統(tǒng)的不確定性,獲取不確定性的精確值,從而得到機(jī)械臂系統(tǒng)的準(zhǔn)確描述,進(jìn)而利用動(dòng)態(tài)面控制方法設(shè)計(jì)控制器。通過(guò)對(duì)準(zhǔn)確描述的機(jī)械臂設(shè)計(jì)控制器,可以達(dá)到精確的控制,不僅可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,還可以獲得比較高的精度。并在理論上證明了所設(shè)計(jì)控制器的穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明所提的控制策略對(duì)于

4、建模誤差、外部擾動(dòng)、負(fù)載變化等不確定性具有很強(qiáng)的魯棒性,驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　 對(duì)移動(dòng)機(jī)械臂的視覺伺服控制問(wèn)題,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要,設(shè)計(jì)了一個(gè)移動(dòng)機(jī)械臂的“手”、“眼”、“腳”綜合規(guī)劃控制演示實(shí)例:以攝像機(jī)拍攝的視頻圖像搜尋目標(biāo),并移動(dòng)過(guò)去把目標(biāo)取回。提出了把任務(wù)分解,對(duì)移動(dòng)小車和機(jī)械臂進(jìn)行分散規(guī)劃與控制的策略:以基于圖像的視覺伺服方法控制移動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng),通過(guò)視覺信息校正移動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)軌跡；以基于位置的視覺伺服方法規(guī)劃?rùn)C(jī)械臂