新型球型腕摩擦力補(bǔ)償柔順模式研究.pdf

1、軍事、航天、核工業(yè)等領(lǐng)域已成為發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，其外部作業(yè)環(huán)境具有危險(xiǎn)性大、復(fù)雜多變、非結(jié)構(gòu)化、作業(yè)空間狹小等特征，迫切需要研發(fā)高性能機(jī)器人替代人類作業(yè)。腕部是機(jī)器人的關(guān)鍵部件，其性能直接影響機(jī)器人末端執(zhí)行器的定位精度、靈活性等作業(yè)性能。為提高空間機(jī)器人作業(yè)能力，突破腕部模塊的瓶頸問題，研制對(duì)外部環(huán)境具有柔順作業(yè)能力的高性能腕部已成當(dāng)務(wù)之急。
　　本文提出一種由相對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)鏈組成的解耦型三自由度高集成球型手腕機(jī)構(gòu)。簡(jiǎn)述了

2、手腕結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用雙萬(wàn)向節(jié)和雙半球結(jié)構(gòu)來(lái)保證腕部關(guān)節(jié)的緊湊性與靈活性，分析了腕部關(guān)節(jié)的工作空間并運(yùn)用傳遞矩陣及幾何分析方法建立了腕部運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，推導(dǎo)得到腕部雅克比矩陣，利用雅克比矩陣分析工作空間內(nèi)的奇異位置。依據(jù)上述理論，設(shè)計(jì)并研制了高集成三自由度解耦球型腕部機(jī)構(gòu)，通過Solidworks運(yùn)動(dòng)仿真模塊仿真驗(yàn)證建模準(zhǔn)確性及定位有效性，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該腕部機(jī)構(gòu)能平穩(wěn)、靈活的實(shí)現(xiàn)俯仰、側(cè)擺及滾轉(zhuǎn)三自由度運(yùn)動(dòng)。
　　本文以高集成解

3、耦三自由度球型手腕為被控研究對(duì)象，研究基于摩擦力補(bǔ)償?shù)慕怦钋蛐屯笕犴樐Ｊ娇刂圃恚剿骰谙到y(tǒng)摩擦力矩補(bǔ)償柔順控制的可行性。
　　提出實(shí)現(xiàn)摩擦力補(bǔ)償解耦球型腕柔順模式的一系列工作思路。對(duì)腕部模塊建立合適的摩擦模型并對(duì)模型進(jìn)行處理以符合應(yīng)用要求，通過制定合適的實(shí)驗(yàn)及仿真方案，基于遺傳算法參數(shù)辨識(shí)方法辨識(shí)系統(tǒng)摩擦參數(shù)，腕部末端安裝力傳感器，建立腕部模塊柔順控制模式下考慮末端接觸力及阻力影響的電機(jī)力矩模型，編寫遺傳算法辨識(shí)程序，建立Ma