三連桿單杠體操機器人的智能控制方法研究.pdf

1、單杠上的體操機器人是欠驅(qū)動多輸入多輸出復(fù)雜系統(tǒng)的典型例子。單杠體操機器人的擺起倒立動作運動范圍大，運動具有高度的復(fù)雜性和非線性，可以檢驗控制理論和控制方法在非線性、欠驅(qū)動、多變量復(fù)雜系統(tǒng)控制上的有效性。 本課題在分析人的關(guān)節(jié)運動特性基礎(chǔ)上設(shè)計了關(guān)節(jié)力矩和旋轉(zhuǎn)角度受限的三連桿單杠體操機器人，建立了它的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)描述。模仿單杠體操運動員的上杠動作設(shè)計了一套擺起倒立動作。分析該系統(tǒng)的運動控制特性，在基于動覺智能圖式的仿人智能控制理論思路

2、指導(dǎo)下，將擺起倒立動作劃分為六個階段，并建立了劃分階段的條件即時序規(guī)劃圖式。本文完成了前三個階段的控制策略的設(shè)計，并通過仿真證明了該控制策略行之有效。 通過本課題，證明將圖式理論和智能控制理論相結(jié)合，是解決這一類復(fù)雜系統(tǒng)控制問題的一種新的、有效的思路。 本文第一章介紹了單杠體操機器人的研究意義和研究現(xiàn)狀，以及分析了本課題的難點和特點。 第二章介紹了本課題研究的理論背景：圖式理論、仿人智能控制理論和將二者結(jié)合而建立

3、的適用于復(fù)雜系統(tǒng)控制的基于動覺智能圖式的仿人智能控制理論。 第三章，提出本課題研究的對象：關(guān)節(jié)力矩和旋轉(zhuǎn)角度受限的三連桿單杠體操機器人，推導(dǎo)了它的數(shù)學(xué)模型；提出要完成的控制任務(wù)：模仿體操運動員上杠動作而設(shè)計的擺起倒立動作，分析了這套動作的控制關(guān)鍵。 第四章是本文的重點，描述了本課題設(shè)計的基于動覺智能圖式的仿人智能控制器的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，具體給出了時序規(guī)劃圖式、前三個階段動覺智能圖式群的表達式。 第五章給出了前三個階段