七自由度仿人機(jī)械臂軌跡規(guī)劃與控制方法研究.pdf

1、乒乓球機(jī)器人與一般工業(yè)機(jī)器人相比,其結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,運(yùn)動(dòng)更快速,準(zhǔn)確性更高,這給乒乓球機(jī)器人的相關(guān)研究帶來(lái)了很大挑戰(zhàn);要讓機(jī)器人以恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間、位姿、速度做到靈活地?fù)舸蚱古仪?就必須對(duì)其執(zhí)行機(jī)構(gòu)——機(jī)械臂進(jìn)行軌跡規(guī)劃及控制策略方面的深入研究。
　　 本文根據(jù)乒乓球機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)要求,按照“機(jī)械臂模型建立→機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析→機(jī)械臂軌跡規(guī)劃→控制方法研究”的思路,利用組合正弦函數(shù)軌跡規(guī)劃方法對(duì)七自由度仿人機(jī)械臂各關(guān)節(jié)進(jìn)行軌跡規(guī)劃,將改

2、進(jìn)的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制方法對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)仿人機(jī)械臂快速運(yùn)動(dòng)、準(zhǔn)確擊球的動(dòng)作目標(biāo)。
　　 本文首先分析了乒乓球機(jī)械臂的冗余模型和擊球要求,應(yīng)用幾何法及連桿位姿關(guān)系求解出了各關(guān)節(jié)變量的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解,推導(dǎo)了雅可比矩陣的偽逆從而求取了擊球時(shí)刻關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)速度;使用遞推牛頓-歐拉算法求解機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)方程,并實(shí)例化了該算法的對(duì)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算結(jié)果。
　　 針對(duì)以往軌跡規(guī)劃方法規(guī)劃的軌跡曲線(xiàn)不平滑或不連續(xù)的缺點(diǎn),將對(duì)稱(chēng)組合正弦函

3、數(shù)法對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行軌跡規(guī)劃,設(shè)計(jì)了曲線(xiàn)調(diào)整參數(shù),獲得了平滑連續(xù)的加速度曲線(xiàn);通過(guò)將對(duì)稱(chēng)組合正弦函數(shù)曲線(xiàn)以2:3的比例進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)化,解決了快速運(yùn)動(dòng)的機(jī)械臂產(chǎn)生的殘留振動(dòng)問(wèn)題;并分析驗(yàn)證了對(duì)稱(chēng)化和非對(duì)稱(chēng)化組合正弦函數(shù)軌跡規(guī)劃方法均具有二次規(guī)劃的能力。
　　 在研究自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制理論的基礎(chǔ)上,通過(guò)增加參數(shù)不確定項(xiàng)補(bǔ)償器和引入飽和函數(shù)設(shè)計(jì)了改進(jìn)的AILC控制策略,減小了參數(shù)不確定的影響和控制力矩的抖振。并將改進(jìn)的AILC控制算法應(yīng)用到