機(jī)械臂末端力-位置混合控制方法研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是在“工業(yè)4.0”的背景下，一場(chǎng)以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命正在進(jìn)行，而實(shí)現(xiàn)新一輪工業(yè)革命的重點(diǎn)就是發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。機(jī)械臂裝配作業(yè)是先進(jìn)制造系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是一種約束類操作。目前工業(yè)中所使用的機(jī)械臂，如焊接、搬運(yùn)、噴涂等，都只進(jìn)行簡(jiǎn)單的軌跡控制，而對(duì)于復(fù)雜的裝配作業(yè)，對(duì)位置和力都要進(jìn)行精確控制，即需要柔順控制。本文針對(duì)裝配作業(yè)中的柔順控制，特別是力/位置混合控制，做了大量的基礎(chǔ)性研究，重點(diǎn)研究了力傳感器中存在

2、高斯白噪聲時(shí)的力/位置混合控制方法。
　　首先，建立六自由度機(jī)械臂模型。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室的 REbot-V-6R六自由度機(jī)械臂，用D-H法建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，用Newton-Euler方程建立動(dòng)力學(xué)模型，并利用Matlab/Simulink和Robotic Toolbox開發(fā)了REbot-V-6R六自由度機(jī)械臂的仿真系統(tǒng)。
　　然后，研究了力信息中噪聲信號(hào)的幅頻特性、功率譜密度、幅值概率密度分布，發(fā)現(xiàn)噪聲符合高斯白噪聲的特征，且得到了

3、噪聲的特征參數(shù)；研究了機(jī)械臂末端與環(huán)境的接觸模型，建立了傳感器的模型，并在模型中加入實(shí)際噪聲特征參數(shù)，設(shè)計(jì)了用于Matlab/Simulink仿真的傳感器模型。
　　最后，研究了幾種力/位置混合控制方法。基于逆動(dòng)力學(xué)模型的計(jì)算力矩法，設(shè)計(jì)了前饋控制器、反饋控制器和基于分解速度控制的三環(huán)力/位置混合控制器；為解決力傳感器的噪聲影響控制性能的問題，結(jié)合卡爾曼濾波器的的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于卡爾曼濾波的力/位置混合控制器。對(duì)平面和曲面上的恒力