二自由度串聯(lián)機械臂與簡易手抓力控制研究.pdf

1、機械臂迫切要求適用于非結(jié)構(gòu)化環(huán)境接觸任務，與機械臂緊密相關的機械手抓也迫切要求靈巧抓取。本文圍繞機械手抓抓取任務的安全牢穩(wěn)和成本等問題，以及機械臂接觸任務的柔順和安全等問題，分別對基于虛擬力傳感器的簡易手抓力控制，以及二自由度串聯(lián)機械臂力跟蹤阻抗控制和力估計避碰控制進行了研究。
　　首先，論文通過對課題的分析認識到：課題研究對象的共性是機械手抓和機械臂同為連桿機構(gòu)，其運動、動力學建模方式相同；常見的簡易機械手抓對稱部分為平行四連桿

2、機構(gòu)，其實際自由度退化為一，可以施加簡單的控制方式；基于力覺傳感器的機械手抓成本昂貴，可以通過其他易測變量間接估計作用力；常見的機械臂接觸任務需要同時滿足不同方向的力控制和位置控制效果。依據(jù)以上認識將論文開展分為三個部分：機械手抓和機械臂的運動學、動力學模型建立基礎；基于虛擬力傳感器的簡易手抓切換PID力控制；二自由度串聯(lián)機械臂不同方向的力跟蹤阻抗控制和力估計避碰控制。
　　其次，論文針對課題開展的三個部分開展了以下具體研究內(nèi)容：

3、
　　第一部分包括：二自由度串聯(lián)機械臂的正、逆運動學和軌跡規(guī)劃；簡易手抓的運動學約束；運動-靜力學二元性原則；連桿機構(gòu)動力學模型。第二部分包括：簡易手抓的關節(jié)空間開鏈動力學模型；依據(jù)運動-靜力學二元性原則建立關節(jié)空間閉鏈動力學模型；驅(qū)動關節(jié)干擾力矩估計；依據(jù)虛位移原理估計夾持力。第三部分包括：機械臂動力學模型；逆動力學位置控制；位置內(nèi)環(huán)阻抗控制；x軸方向力跟蹤阻抗控制；y軸方向力估計避碰控制。
　　最后，MATLAB-Ada