欠驅(qū)動(dòng)兩自由度柔性機(jī)械臂位置控制研究.pdf

1、欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人是指控制輸入數(shù)目少于系統(tǒng)自由度數(shù)目的一類機(jī)器人。由于被動(dòng)關(guān)節(jié)沒(méi)有驅(qū)動(dòng)器,欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人在提高機(jī)器人的靈活性、減輕重量、降低成本和能耗、增加結(jié)構(gòu)緊湊性等方面為人們提供了新思路,成為當(dāng)前機(jī)器人研究領(lǐng)域的前沿課題。柔性機(jī)器人適應(yīng)了現(xiàn)代機(jī)械在輕質(zhì)和高速等方面的要求,近些年得到了快速發(fā)展。然而,隨著人們對(duì)機(jī)器人高速度、輕質(zhì)量、低成本等方面要求的不斷提高,同時(shí)考慮柔性和欠驅(qū)動(dòng)特性的欠驅(qū)動(dòng)柔性機(jī)器人成為機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)新的研究方向。目前,大

2、多數(shù)的研究集中在欠驅(qū)動(dòng)剛性機(jī)器人和全驅(qū)動(dòng)柔性機(jī)器人兩個(gè)單獨(dú)的領(lǐng)域,對(duì)欠驅(qū)動(dòng)柔性機(jī)器人的研究才剛剛起步。 本文將欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人和柔性機(jī)器人結(jié)合在一起,以欠驅(qū)動(dòng)兩自由度柔性機(jī)械臂為研究對(duì)象,建立了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,分析了主、被動(dòng)關(guān)節(jié)間的動(dòng)力學(xué)耦合特性,從智能控制的角度出發(fā),運(yùn)用模糊控制方法對(duì)欠驅(qū)動(dòng)柔性機(jī)器人關(guān)節(jié)位置的控制問(wèn)題進(jìn)行了研究,并開(kāi)展了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。 1.用假設(shè)模態(tài)法,結(jié)合Lagrange第二類方程建立了具有柔性桿的

3、欠驅(qū)動(dòng)兩自由度機(jī)械臂的關(guān)節(jié)空間動(dòng)力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,分析了主、被動(dòng)關(guān)節(jié)間的動(dòng)力學(xué)耦合特性,比較了欠驅(qū)動(dòng)剛性系統(tǒng)和柔性系統(tǒng)在加速度耦合指標(biāo)上的差異,并指出了當(dāng)被動(dòng)關(guān)節(jié)處于不同位置時(shí),動(dòng)力學(xué)耦合性質(zhì)將會(huì)發(fā)生改變。 2.運(yùn)用模糊控制理論,研究了欠驅(qū)動(dòng)兩自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)位置的控制問(wèn)題。在主、被動(dòng)關(guān)節(jié)間動(dòng)力學(xué)耦合特性分析的基礎(chǔ)上,總結(jié)了模糊控制規(guī)則,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的模糊控制器,對(duì)帶有制動(dòng)器的半自由被動(dòng)關(guān)節(jié)和不帶制動(dòng)器的完全自由被動(dòng)關(guān)節(jié)欠驅(qū)