仿猿双臂手机器人连续移动控制及实验研究
发布时间：2020-12-10 15:59
Brachiation机器人的连续移动是一种模仿长臂猿在树枝间摆荡移动的运动方式。由于Brachiation机器人系统属于一个欠驱动机械系统,具有二阶非完整约束及运动不可积的特点,这使得很难找到一条可行的运动轨迹实现可靠的连续移动。针对这一问题,本文采用基于大阻尼欠驱动的方法进行仿猿双臂手机器人连续移动控制器的设计及仿真与实验研究。本文在分析连续抓杆运动的调整、松杆、摆荡、抓杆四个阶段的基础上,分别进行了四个阶段运动控制器的设计。分别进行了各阶段主驱动关节的轨迹规划,采用PID控制律进行轨迹跟踪控制。调整阶段控制器的设计,采用最优化方法进行各关节目标角度的优化设计,使在摆荡阶段初期能够获得较大的重力势能,从而欠驱动关节能够摆荡到更大的角度。松杆阶段控制器的设计,针对机器人关节角度误差及杆件参数误差导致采用运动学判断条件在进行松杆结束判断时在实验中不可靠的问题,设计了松杆阶段各关节轨迹及松杆结束条件。摆荡阶段控制器的设计,为使欠驱动关节在主驱动关节的耦合作用下能够以更低的速度向前摆荡,同时使肘关节轨迹最大角速度尽可能小,采用两段的三角函数角速度轨迹进行肘关节角速度轨迹的规划,分别设计了关...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
猿猴摆荡运动[2]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文991 年 Fukuda 等将仿猿双臂手机器人可以简化为一个平面两杆机a 所示。并首次制造了 BMR 机器人，如图 1-2a 所示。机器人的驱的连接处的转动关节，机器人一个手爪松开，机器人开始摆荡，关节的驱动力矩，使机器人的手爪可以接近下一个摆荡杆的位置999年吴伟国博士在日本名古屋大学作博士后研究期间在国际上首多种移动方式的类人及类人猿机器人概念和总体构想，进行了类统设计、运动控制及仿真基础研究，并于 2000 年研制出具有 20猿机器人 I 号机系统[13]。多种移动方式的类人及类人猿机器人可务选择合适的移动方式如双足步行、四足步行、摆荡抓杆运动。此基础上设计了 Gorilla Robot II、III 型机器人，III 型机器人。Kaji利用机器人“Gorilla Robot II”进行了实验。机器人高 1m，重 20.0个驱动电机[14]。Kajima（2005 年）等进行了 Gorilla Robot III 机器验[15]。
国内外学者设计的双臂手机器人手爪摆荡到目标杆附近时需要迅速闭合手因此需要手爪闭合速度较高，手爪在闭标杆完全离开手爪范围内之前闭合或勾中如果位置控制不够准确，手爪可能会使机器人退转速度加快，进一步使手爪加困难。而长臂猿在摆荡运动过程中并抓杆困难。根据猿猴在摆荡在目标杆位间形成了大阻尼，同时调整另一只手抓生仿人机器人及其智能运动控制研究室的大阻尼运动问题，并自主设计研制了臂手机器人如图 2-1a 所示，该机器人由移动机器人改造而成，原机器人为全驱殊的手爪，能够提供较大的夹紧力。腕进入手爪内避免发生碰撞。
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生机器人研究现状与发展趋势[J]. 王国彪,陈殿生,陈科位,张自强. 机械工程学报. 2015(13)
[2]三自由度欠驱动机器人抓握目标杆运动控制[J]. 吴伟国,席宝时. 哈尔滨工业大学学报. 2013(11)
[3]灵长类仿生机器人悬臂运动仿生控制综述[J]. 张晓华,赵旖旎,程红太. 控制工程. 2011(02)
[4]基于动态伺服的欠驱动双摆机器人仿生悬摆控制[J]. 赵旖旎,程红太,张晓华. 机器人. 2009(04)
硕士论文
[1]仿猿双臂手大阻尼欠驱动连续移动控制研究[D]. 黄民昌.哈尔滨工业大学 2017
[2]仿猿双臂手机器人抓杆连续移动控制研究[D]. 顾夏东.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：2908975
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
猿猴摆荡运动[2]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文991 年 Fukuda 等将仿猿双臂手机器人可以简化为一个平面两杆机a 所示。并首次制造了 BMR 机器人，如图 1-2a 所示。机器人的驱的连接处的转动关节，机器人一个手爪松开，机器人开始摆荡，关节的驱动力矩，使机器人的手爪可以接近下一个摆荡杆的位置999年吴伟国博士在日本名古屋大学作博士后研究期间在国际上首多种移动方式的类人及类人猿机器人概念和总体构想，进行了类统设计、运动控制及仿真基础研究，并于 2000 年研制出具有 20猿机器人 I 号机系统[13]。多种移动方式的类人及类人猿机器人可务选择合适的移动方式如双足步行、四足步行、摆荡抓杆运动。此基础上设计了 Gorilla Robot II、III 型机器人，III 型机器人。Kaji利用机器人“Gorilla Robot II”进行了实验。机器人高 1m，重 20.0个驱动电机[14]。Kajima（2005 年）等进行了 Gorilla Robot III 机器验[15]。
国内外学者设计的双臂手机器人手爪摆荡到目标杆附近时需要迅速闭合手因此需要手爪闭合速度较高，手爪在闭标杆完全离开手爪范围内之前闭合或勾中如果位置控制不够准确，手爪可能会使机器人退转速度加快，进一步使手爪加困难。而长臂猿在摆荡运动过程中并抓杆困难。根据猿猴在摆荡在目标杆位间形成了大阻尼，同时调整另一只手抓生仿人机器人及其智能运动控制研究室的大阻尼运动问题，并自主设计研制了臂手机器人如图 2-1a 所示，该机器人由移动机器人改造而成，原机器人为全驱殊的手爪，能够提供较大的夹紧力。腕进入手爪内避免发生碰撞。
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生机器人研究现状与发展趋势[J]. 王国彪,陈殿生,陈科位,张自强. 机械工程学报. 2015(13)
[2]三自由度欠驱动机器人抓握目标杆运动控制[J]. 吴伟国,席宝时. 哈尔滨工业大学学报. 2013(11)
[3]灵长类仿生机器人悬臂运动仿生控制综述[J]. 张晓华,赵旖旎,程红太. 控制工程. 2011(02)
[4]基于动态伺服的欠驱动双摆机器人仿生悬摆控制[J]. 赵旖旎,程红太,张晓华. 机器人. 2009(04)
硕士论文
[1]仿猿双臂手大阻尼欠驱动连续移动控制研究[D]. 黄民昌.哈尔滨工业大学 2017
[2]仿猿双臂手机器人抓杆连续移动控制研究[D]. 顾夏东.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：2908975
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