模塊化可重構機器人控制系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、模塊化可重構機器人在外在結構上特點比較顯著，具有簡單的結構、功能強大、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，它是現(xiàn)代機器人發(fā)展的一個前沿分支。模塊化可重構機器人已經(jīng)成為當今世界機器人研究的熱點問題。其宗旨就是根據(jù)不同機器人的種類和不同的實驗任務及工程要求，按照相關原則把機器人結構上劃分出各個獨立功能的模塊，根據(jù)特定場合或者是特定任務用不同的模塊組裝不同的機器人結構。機器人的不同的結構構型直接關系到機器人的工作能力強度和性能的優(yōu)劣，從而根據(jù)不同的環(huán)境條件和不同

2、的任務要求時來重新構造出不同的機器人外在結構。如何快速構造出機器人實際情況的構型變化并且迅速確定其運動學模型，已經(jīng)變得尤為重要。
　　根據(jù)模塊化與可重構的理念，本文提出通過不同的關節(jié)模塊和軸桿模塊作為模塊化機器人系統(tǒng)的基本組成模塊，各個關節(jié)模塊都具有一定獨立的控制能力，軸桿模塊是各個相鄰的關節(jié)模塊互相連接的單元，設計實現(xiàn)用戶可以通過結構上可重構來完成不同的任務要求關節(jié)型機器人，采用D-H算法對其關節(jié)型機器人的結構和運動學進行建模分

3、析，確定不同關節(jié)型機器人的運動學模型，同時對機器人正、逆運動學進行了分析，并且通過改進神經(jīng)網(wǎng)絡對機器人運動軌跡進行跟蹤和優(yōu)化，進行實驗仿真和驗證。
　　本文首先介紹了模塊化可重構機器人研究動態(tài)、分析了國內(nèi)外機器人的研究現(xiàn)狀，提出的了本文研究項目的宗旨和意義。其次，詳細闡述了本文使用的模塊化可重構機器人的硬件結構及其結構參數(shù)，并且系統(tǒng)介紹了控制系統(tǒng)的關鍵技術的實現(xiàn)，通過笛卡爾空間坐標系建立機器人的數(shù)學模型，對其重構組成的不同結構機器

4、人的正逆運動學進行了具體分析和求解，從而實現(xiàn)不同任務要求。最后，詳細闡述了機器人運動軌跡規(guī)劃方法和軌跡跟蹤問題，介紹了關節(jié)空間法和笛卡爾空間法進行軌跡插補算法的實現(xiàn)，求出各個中間節(jié)點坐標，規(guī)劃出其運動軌跡，通過小腦神經(jīng)網(wǎng)絡對機器人運動進行軌跡跟蹤控制，研究了關節(jié)型機器人的正、逆運動學解在仿真運動過程中的具體體現(xiàn)情況。通過實驗結果仿真和數(shù)據(jù)分析，證明小腦神經(jīng)網(wǎng)絡算法在軌跡跟蹤中是可行有效性的，并且為機器人軌跡跟蹤和規(guī)劃優(yōu)化上提供了一定理論