基于末端力傳感器的受約束可重構機械臂力控制研究.pdf

1、可重構機械臂因其模塊化的特點，能夠很方便地被裝配成不同的構形以適應不同環(huán)境下任務的需求，具有魯棒性強、容錯性好、靈活性強、成本低等諸多優(yōu)點，近年來其應用領域日趨廣泛。對于可重構機械臂而言，現(xiàn)有的研究大多是針對無外界環(huán)境或任務約束的自由空間開展的，機械臂在執(zhí)行任務過程中不與外界環(huán)境之間發(fā)生接觸或產生力的作用。然而，隨著人們對機械臂靈活性、智能化的需求越來越高，越來越多的場合需要機械臂去執(zhí)行一些在約束環(huán)境下的復雜、精細操作。在這種情況下，通

2、常要求在對機械臂進行軌跡跟蹤控制的同時需要控制機械臂與環(huán)境之間的接觸力。因此，研究約束環(huán)境下的可重構機械臂的力位置協(xié)同控制策略成為可重構機械臂研究工作的必由之路。
　　本文首先基于指數(shù)積公式分析了可重構機械臂的正運動學，然后利用數(shù)值方法分析了逆運動學的求解過程，建立了可重構機械臂從關節(jié)空間到操作空間（或稱之為任務空間）之間的變換關系;結合旋量理論利用牛頓-歐拉方程建立了可重構機械臂在自由空間的動力學模型，利用雅克比矩陣分析了機械臂

3、末端接觸力與各關節(jié)力/力矩之間的映射關系，在此基礎上建立了約束空間下可重構機械臂的動力學模型。其次，針對受約束機械臂其運動任務一般都是在操作空間定義而以往對機械臂的軌跡控制是在關節(jié)空間實現(xiàn)的這一問題，研究了一種基于神經網絡補償?shù)氖芗s束可重構機械臂魯棒軌跡跟蹤控制方法。然后，針對末端裝有力傳感器的可重構機械臂，在末端接觸力信息可測的情況下，根據機械臂和環(huán)境約束之間的關系，在降階模型的基礎上，設計了一種自適應神經網絡力/位置混合控制方法，以