基于嵌入式系統(tǒng)的裝配機(jī)械手精確定位控制算法研究.pdf

1、在機(jī)器人裝配線上被操作對(duì)象的位置往往是不確定的，無法預(yù)先指定末端工作位姿，只能根據(jù)其在絕對(duì)坐標(biāo)系中的位姿進(jìn)行工作，這就要求機(jī)器人有較高的絕對(duì)定位精度。要滿足機(jī)器人精確定位的要求，需對(duì)機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)及其控制問題和定位誤差補(bǔ)償?shù)葐栴}進(jìn)行研究。傳統(tǒng)的機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解模型和定位誤差補(bǔ)償模型都是非線性的，求解非常困難，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以其很強(qiáng)的非線性映射能力得到廣泛研究和應(yīng)用，本文利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了裝配機(jī)械手精確定位相關(guān)模型并進(jìn)行了深入研究，主要

2、研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)在分析機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了裝配機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，用代數(shù)法反解運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)在裝配機(jī)械手末端定位精度中的影響進(jìn)行了分析。結(jié)果表明運(yùn)動(dòng)變量誤差對(duì)定位精度影響很大，基于機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的位置控制模型要有良好的關(guān)節(jié)角求解精度。
　　 (2)由于代數(shù)法、幾何法和迭代法等傳統(tǒng)方法在求解機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)中遇到困難，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于改進(jìn)代數(shù)算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的裝配機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，由代數(shù)法得到

3、的訓(xùn)練樣本集在MATLAB上編程進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明改進(jìn)后的算法可以滿足裝配機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解的要求；另外對(duì)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)誤差在定位精度中的影響進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型可以滿足裝配機(jī)械手定位精度的要求。
　　 (3)影響裝配機(jī)械手定位精度的因素多且為非線性，用參數(shù)辨識(shí)方法難以找到理想的數(shù)學(xué)模型對(duì)其描述。在基于改進(jìn)代數(shù)算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的裝配機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型基礎(chǔ)上提出了基于改進(jìn)BP算法—LMBP算

4、法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的裝配機(jī)械手定位誤差補(bǔ)償模型并進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明補(bǔ)償效果明顯。
　　 (4)對(duì)基于改進(jìn)代數(shù)算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的裝配機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和基于LMBP算法的裝配機(jī)械手定位誤差補(bǔ)償模型在8位單片機(jī)上的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，進(jìn)行模塊化編程和基于KEIL平臺(tái)的仿真實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過優(yōu)化調(diào)試，最終結(jié)果為程序占用內(nèi)部ROM空間為4141B，單次運(yùn)行時(shí)間為0.273s，仿真結(jié)果和期望值誤差較小?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的裝配機(jī)械手精確定位模型在8位單片機(jī)系統(tǒng)中