柔性冗余度機(jī)器人中的混沌研究.pdf

1、柔性冗余度機(jī)器人因具有奇異回避、障礙躲避、關(guān)節(jié)力矩最小化，且輕質(zhì)高速等優(yōu)點(diǎn)而逐漸得到智能機(jī)器人研究領(lǐng)域?qū)W者們的關(guān)注。然而，柔性冗余度機(jī)器人系統(tǒng)是一個高度耦合的非線性系統(tǒng)，包含著復(fù)雜豐富的運(yùn)動動力特性。因此，很有必要深入研究其內(nèi)在運(yùn)動規(guī)律，為改善這類機(jī)器人的工作性能提供重要的依據(jù)和方法。本論文首次較為系統(tǒng)地進(jìn)行了將非線性動力學(xué)中的混沌理論應(yīng)用于柔性冗余度機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動特性研究的探索。主要研究工作如下。 首先，較為全面地介紹和討論了

2、混沌理論的基本內(nèi)容，包括混沌的識別、預(yù)測及控制的方法等，為柔性冗余度機(jī)器人系統(tǒng)混沌運(yùn)動的研究奠定了基礎(chǔ)。 其次，建立了基于Jacobian矩陣的柔性冗余度機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型。 第三，研究了進(jìn)行柔性冗余度機(jī)器人系統(tǒng)混沌識別的方法，如，相圖法和Poincare映射分析法。通過數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)了采用PD控制器并基于Jacobian矩陣的偽逆方法控制其末端重復(fù)跟蹤工作空間內(nèi)的一條封閉路徑時，一個平面3R和一個空間4R柔性冗余度機(jī)器

3、人的自運(yùn)動均是混沌的。 第四，研究了柔性冗余度機(jī)器人系統(tǒng)的混沌預(yù)測。提出了柔性冗余度機(jī)器人基于Lyapunov指數(shù)進(jìn)行混沌預(yù)測的具體實(shí)現(xiàn)方法，并運(yùn)用該方法分析了一個平面3R柔性冗余度機(jī)器人結(jié)構(gòu)參數(shù)、初始位形對系統(tǒng)運(yùn)動狀態(tài)的影響。 最后，研究了柔性冗余度機(jī)器人的混沌控制，并提出了柔性冗余度機(jī)器人混沌控制的延遲反饋控制方法及其具體實(shí)現(xiàn)方案。在該方法中，擾動權(quán)重因子和施加擾動的時間是控制的關(guān)鍵參數(shù)。對一個平面3R和一個空間4R