新型微小裝配機(jī)器人控制技術(shù)研究.pdf

1、微小型化機(jī)器人在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、通信、軍事、航空航天以及家庭服務(wù)等領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的應(yīng)用價值。微小型驅(qū)動器是微小型機(jī)器人的動力部件，是機(jī)器人技術(shù)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。以形狀記憶合金（ShapeMemoryAlloy，SMA）為驅(qū)動元件的驅(qū)動器具有可恢復(fù)應(yīng)力應(yīng)變大、功率密度高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、小型輕量、動作柔順平滑和易于控制等優(yōu)點(diǎn)，對于機(jī)器人的小型化、輕型化以及降低成本方面可以起到至關(guān)重要的作用。
　　機(jī)器人是一個高度非

2、線性、存在強(qiáng)耦合的多輸入多輸出非線性系統(tǒng)，而SMA材料本身的非線性遲滯特性又給SMA驅(qū)動器的精確位置控制帶來很大困難。因此，當(dāng)SMA驅(qū)動器應(yīng)用于機(jī)器人的整體運(yùn)動驅(qū)動時，其控制技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜。本文主要研究用SMA驅(qū)動器驅(qū)動機(jī)器人的回轉(zhuǎn)和移動關(guān)節(jié)精確運(yùn)動的控制問題。
　　首先，本文以SMA驅(qū)動微小型裝配機(jī)器人為研究對象，在機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，建立機(jī)器人的笛卡爾坐標(biāo)系，利用齊次變換理論和D-H矩陣參數(shù)表建立機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型；利用Lag

3、range建模方法建立機(jī)器人的動力學(xué)模型；采用三次多項(xiàng)式插值的方法進(jìn)行關(guān)節(jié)軌跡規(guī)劃，為機(jī)器人的運(yùn)動控制奠定基礎(chǔ)；針對機(jī)器人關(guān)節(jié)間的耦合問題，設(shè)計了具有解藕功能的變結(jié)構(gòu)控制器。
　　其次，針對其典型的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和移動關(guān)節(jié)，分別給出SMA驅(qū)動器的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)SMA驅(qū)動機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用S函數(shù)建立SMA驅(qū)動器和機(jī)器人關(guān)節(jié)的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型；由于SMA具有較大的非線性遲滯行為，將模糊控制原理引入機(jī)器人控制器的設(shè)計當(dāng)中，并結(jié)合PID控制方法