基于交叉耦合策略的多指手控制方法的研究.pdf

1、為了提高機(jī)器人的智能化水平和作業(yè)水平，多指靈巧手成為機(jī)器人領(lǐng)域中一個(gè)重要的研究方向。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“機(jī)器人多指手實(shí)時(shí)力優(yōu)化和自主操作控制的研究”(課題號(hào)：60675045)，以 HIT/DLR手為平臺(tái)，研究了基于交叉耦合控制的多指手操作控制方法。
　　多指手指尖的精確控制是實(shí)現(xiàn)精細(xì)操作的基礎(chǔ)，目前手指指尖的軌跡都是通過(guò)各關(guān)節(jié)來(lái)間接保證的，在其作業(yè)的笛卡爾空間并沒(méi)有形成閉環(huán)控制，這影響了多指手操作性能的提高。因此本文在

2、建立了多指手的數(shù)學(xué)模型后，將交叉耦合控制策略引入到多指手的控制系統(tǒng)中來(lái)協(xié)調(diào)各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)手指運(yùn)動(dòng)學(xué)和指尖期望運(yùn)動(dòng)軌跡得出了一般形式下的輪廓誤差和關(guān)節(jié)耦合誤差，設(shè)計(jì)了包含關(guān)節(jié)耦合誤差補(bǔ)償?shù)那梆伩刂破骱突Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制器，并進(jìn)行了穩(wěn)定性證明和仿真。實(shí)驗(yàn)表明，所設(shè)計(jì)的控制器具有更高的軌跡跟蹤精度和抗干擾能力。
　　多個(gè)手指間的協(xié)調(diào)是研究多指操作的一個(gè)重點(diǎn)。結(jié)合多指運(yùn)動(dòng)學(xué)和靈巧手結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文研究了多指同步耦合位置控制算法和阻抗控制算法

3、來(lái)協(xié)調(diào)各手指的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)多指手抓取特點(diǎn)確定了指尖同步誤差，建立了同時(shí)包含指間同步誤差和指尖輪廓誤差的關(guān)節(jié)滑模變結(jié)構(gòu)耦合控制器。通過(guò)將關(guān)節(jié)力矩傳感器的反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化為位置修正向量，并引入同步耦合誤差補(bǔ)償，建立了耦合阻抗控制器，使手指在受力操作時(shí)仍能保持一定的包絡(luò)形狀，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定抓取。為了解決關(guān)節(jié)大范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)參數(shù)較難整定和系統(tǒng)抖動(dòng)的難點(diǎn)，將模糊控制和滑模變結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)在線調(diào)整控制器參數(shù)，使系統(tǒng)具有更好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了