并聯(lián)機(jī)器人多目標(biāo)協(xié)同智能控制研究.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展，并聯(lián)機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)日益突現(xiàn)，正逐步廣泛應(yīng)用于航空、航天、深海、危險(xiǎn)化工、核工業(yè)、醫(yī)療手術(shù)、精密制造業(yè)等高精、尖端領(lǐng)域。因此，人們對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的定位精度、運(yùn)行平穩(wěn)性、設(shè)備穩(wěn)定性、容錯(cuò)能力、自適應(yīng)性、多機(jī)器人協(xié)調(diào)性等、工作性能也提出了更高的要求，其控制問題逐步成為機(jī)器人領(lǐng)域中最重要的研究方向之一。同時(shí)在現(xiàn)代復(fù)雜的信息環(huán)境下，以往單目標(biāo)、少目標(biāo)的傳統(tǒng)控制方法已經(jīng)無法滿足并聯(lián)機(jī)器人多性能指標(biāo)的控制要求，越來越多的機(jī)器人控

2、制系統(tǒng)需要智能化程度更高、實(shí)用性更強(qiáng)的多目標(biāo)智能控制算法。本文從并聯(lián)機(jī)器人工程實(shí)踐中一些有待解決的實(shí)際問題出發(fā)，借鑒具有多目標(biāo)協(xié)同調(diào)節(jié)特性的生物網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的一些多目標(biāo)協(xié)同智能控制問題進(jìn)行研究。主要研究成果歸納如下:
　　(1)研究了并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)支鏈的自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)。首先基于內(nèi)分泌甲狀腺激素調(diào)節(jié)機(jī)制設(shè)計(jì)了一種多級(jí)協(xié)同調(diào)節(jié)自適應(yīng)控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)控制器各參數(shù)之間的協(xié)同自適應(yīng)調(diào)節(jié)及各級(jí)控制器之間的協(xié)同補(bǔ)償，從而提高機(jī)器人控

3、制器的響應(yīng)速度、控制精度和穩(wěn)定性。其次基于內(nèi)分泌調(diào)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提出了一種新穎的速、位協(xié)同智能控制器，進(jìn)一步改進(jìn)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法及速、位協(xié)同控制能力。
　　(2)研究了并聯(lián)機(jī)器人的位姿、速度、加速度協(xié)同智能控制?；谏窠?jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的多環(huán)反饋機(jī)制和多目標(biāo)協(xié)同調(diào)節(jié)機(jī)制，設(shè)計(jì)了一種多環(huán)反饋的多目標(biāo)協(xié)同智能控制系統(tǒng)，并應(yīng)用于真實(shí)的多通道并聯(lián)機(jī)器人設(shè)備上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠讓并聯(lián)機(jī)器人的子通道控制性能和全局控制性能都能得到較大的提高，能

4、夠較好地實(shí)現(xiàn)位姿、速度、加速度之間的多目標(biāo)協(xié)同智能控制。
　　(3)研究了并聯(lián)機(jī)器人的精準(zhǔn)協(xié)同容錯(cuò)控制?；谌梭w生理止血機(jī)制的多目標(biāo)協(xié)同調(diào)節(jié)原理，設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于冗余并聯(lián)機(jī)器人的精準(zhǔn)容錯(cuò)控制系統(tǒng)，確保冗余并聯(lián)機(jī)器人發(fā)生局部故障時(shí)，能夠繼續(xù)完成精準(zhǔn)的容錯(cuò)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)正常和故障工作狀態(tài)之間的協(xié)同。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)于傳統(tǒng)的PID控制器，所提出的容錯(cuò)控制系統(tǒng)對(duì)子通道控制和并聯(lián)機(jī)器人整體控制均有更高的控制精度和容錯(cuò)能力。
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5、)研究了并聯(lián)機(jī)器人的力、位解耦協(xié)同智能控制。基于人體體內(nèi)雙邊解耦協(xié)同調(diào)節(jié)機(jī)制，提出了一種應(yīng)用于微創(chuàng)手術(shù)主-從機(jī)器人系統(tǒng)的力、位解耦協(xié)同智能控制系統(tǒng)，解決了達(dá)芬奇等微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人無力反饋信號(hào)等問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:提出的控制系統(tǒng)能夠在無力傳感器情況下，利用運(yùn)動(dòng)信號(hào)獲得較精準(zhǔn)的反饋力;基于生物調(diào)節(jié)啟發(fā)的解耦、協(xié)同機(jī)制具有較好的力、位協(xié)同控制性能;讓操作者準(zhǔn)確獲得額外的力反饋信號(hào)，能夠確保機(jī)器人平穩(wěn)地完成力位協(xié)同任務(wù)。
　　最后，總結(jié)了全