冗余度機器人容錯操作運動誤差的研究.pdf

1、機器人關節(jié)發(fā)生故障后將故障關節(jié)鎖定是一種簡單可靠的容錯方式,它已經(jīng)得到越來越多的關注和研究。很明顯,故障關節(jié)被鎖定對機器人在鎖定時刻及鎖定后的末端軌跡都會產(chǎn)生一系列的影響。本文利用實驗室現(xiàn)有設備建立了一個冗余度機器人的實驗平臺,利用該平臺對冗余度機器人的末端誤差進行了系統(tǒng)深入研究,并且提出了一種新的優(yōu)化算法能夠有效控制機器人關節(jié)鎖定時刻的末端誤差。 首先,本文通過最小范數(shù)法來規(guī)劃平面3R機器人的末端軌跡,選取直線和圓兩種典型軌跡

2、作為機器人的末端操作任務,經(jīng)仿真分析得出,機器人在執(zhí)行末端任務過程中,位姿不斷變化,鎖定機器人后各關節(jié)都會產(chǎn)生速度突變,并且根據(jù)不同的末端任務,在不同時刻鎖定,關節(jié)速度突變的大小會有所不同。其次,對實驗平臺中所要用到的主要設備:PowerCube模塊化機器人和OPtotrack3020三維測量儀系統(tǒng)的硬件和軟件進行了分析介紹,并且根據(jù)實驗要求,建立了平面3R冗余度機器人的實驗平臺,在位姿不同,關節(jié)速度突變不同的情況下鎖定機器人,測量機器

3、人的末端軌跡。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析得出：在鎖定時刻,機器人的末端誤差主要取決于關節(jié)速度突變；在鎖定后,機器人的末端誤差主要取決于退化機器人的關節(jié)速度。 最后,為了降低冗余度機器人的關節(jié)速度突變,從而控制鎖定時刻的末端誤差,本文提出了一種最小關節(jié)速度突變優(yōu)化算法。同時,分析了兩種算法對應的速度突變的差值。最后,分別用最小關節(jié)速度突變優(yōu)化算法和最小范數(shù)法來規(guī)劃平面3R機器人的末端軌跡,通過對比并且兩種算法的仿真數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)證明了結(jié)