SCARA機(jī)器人動力學(xué)分析及魯棒性控制研究.pdf

1、本文以SCARA工業(yè)機(jī)器人為研究對象,建立機(jī)器人運(yùn)動學(xué)方程并求解雅可比矩陣,得出奇異位置。運(yùn)用參數(shù)辨識方法得到精確的動力學(xué)模型并設(shè)計(jì)機(jī)器人魯棒性控制器,主要研究內(nèi)容如下:
　　首先介紹了SCARA機(jī)器人的形式和應(yīng)用場合,運(yùn)用修改后的D-H方法建立機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型,通過MATLAB中機(jī)器人工具箱觀察機(jī)器人運(yùn)動情況,驗(yàn)證運(yùn)動方程建立正確性。使用解析法求解機(jī)器人運(yùn)動學(xué)逆解。在多組逆解中選擇了最優(yōu)解。計(jì)算SCARA機(jī)器人雅可比矩陣,得出機(jī)

2、器人在運(yùn)動過程中出現(xiàn)的奇異位置。
　　然后采用拉格朗日法建立SCARA機(jī)器人動力學(xué)方程,為了在參數(shù)辨識中簡化計(jì)算,將機(jī)器人簡化為水平兩桿,通過在ADAMS中比較力矩大小驗(yàn)證簡化的可行性。將動力學(xué)方程轉(zhuǎn)化成線性形式,得出觀測矩陣和待辨識參數(shù)的組合。運(yùn)用遺傳優(yōu)化方法設(shè)計(jì)激勵(lì)軌跡,用最小二乘法計(jì)算辨識參數(shù)的估計(jì)值。在仿真試驗(yàn)中建立MATLAB和ADAMS的聯(lián)合仿真,得出參數(shù)辨識動力學(xué)模型。在相同運(yùn)動軌跡中比較各關(guān)節(jié)受到的力矩,驗(yàn)證通過辨

3、識參數(shù)得到的動力學(xué)模型的精確性。結(jié)果表明經(jīng)過辨識獲得的參數(shù)與實(shí)際理論參數(shù)很接近,這證實(shí)了得到的動力學(xué)方程結(jié)果的正確性。
　　最后考慮SCARA機(jī)器人在實(shí)際工作過程中可能受到的外界干擾不確定性設(shè)計(jì)魯棒控制器。本文提出了控制器的目的和檢測標(biāo)準(zhǔn),基于動力學(xué)補(bǔ)償?shù)那疤嵯?引入以軌跡誤差為變量的輔助信號,利用輔助信號設(shè)計(jì)控制器,并在理論上證明了輔助信號和控制器是穩(wěn)定的。在聯(lián)合仿真中分別觀察和比較在沒有干擾誤差和存在干擾誤差兩種情況下的軌跡跟