欠驱动绳索桁架式机械臂的模糊控制方法研究
发布时间：2021-03-23 08:41
欠驱动机器人的驱动源数目少于自由度数目,因而具有结构紧凑、质量轻、能耗低、可靠性高、环境适应能力强等方面的优点,在深空探测、深海探测、交通运输、仿生机器人等领域获得了广泛应用。一种基于绳索驱动平行四边形桁架机构的新型欠驱动机械臂在这种背景下应运而生,称为欠驱动绳索桁架式机械臂,新颖且巧妙的桁架机构的设计使其具有可折叠、可扩展、具有形状自适应包络抓取能力等优点,非常适合作为大型空间展开臂用于深空探测,有非常广阔的应用前景。欠驱动绳索桁架式机械臂是一种新型机械臂,其模型复杂且非线性程度高,使用常规控制方法进行控制器设计非常困难,而模糊控制理论发展至今已形成较为完善的理论体系,且具有不依赖精确被控对象数学模型,具有抗干扰能力等优点,非常适用于该机械臂的控制问题。因此,本文将以模糊控制理论为核心研究适用于该机械臂于各种场景下的控制方法,从控制的角度研究其动力学机理,并为实际的欠驱动绳索桁架式机械臂物理样机搭建半实物仿真平台,在半实物仿真实验中验证机械臂动力学行为以及控制方法的有效性。本文的具体研究将包含如下方面:首先,采用拉格朗日方程结合复数矢量法对欠驱动绳索桁架式机械臂进行动力学建模。由于模...
【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】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SARAH欠驱动机器人手Fig.1-1UnderactuatedrobothandSARAH
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-4-SARAH欠驱动机械手由MDROBOTICS公司与Laval大学合作研制，采用连杆机构实现了被动关节的力传递，驱动源安装在底座内，由两个电机驱动三根手指各关节以及手指的相对位置共计10个自由度，对被抓取目标具有形状自适应能力。意大利的UniversityofPisa/IIT于2014年研制发布的欠驱动筋腱式机械手PISA/IITSoftHand[8]也是一种典型的被动关节非自由的欠驱动机构，如图1-2所示。图1-2欠驱动筋腱式仿人机械手PISA/IITFig.1-2UnderactuatedtendondrivenrobothandPISA/IIT欠驱动筋腱式机械手PISA/IIT采用单电机控制所有自由度，通过筋腱对被动关节实现力传递，仿真程度高，集成度高，具有极佳的环境适应柔性。日本的RitsumeikanUniversity大学研制了欠驱动机械手，称为立命馆大学机械手[9]，采用绳轮驱动被动关节，如图1-3所示。图1-3日本立命馆大学欠驱动机械手Fig.1-3UnderactuatedhandfromRitsumeikanUniversity
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-4-SARAH欠驱动机械手由MDROBOTICS公司与Laval大学合作研制，采用连杆机构实现了被动关节的力传递，驱动源安装在底座内，由两个电机驱动三根手指各关节以及手指的相对位置共计10个自由度，对被抓取目标具有形状自适应能力。意大利的UniversityofPisa/IIT于2014年研制发布的欠驱动筋腱式机械手PISA/IITSoftHand[8]也是一种典型的被动关节非自由的欠驱动机构，如图1-2所示。图1-2欠驱动筋腱式仿人机械手PISA/IITFig.1-2UnderactuatedtendondrivenrobothandPISA/IIT欠驱动筋腱式机械手PISA/IIT采用单电机控制所有自由度，通过筋腱对被动关节实现力传递，仿真程度高，集成度高，具有极佳的环境适应柔性。日本的RitsumeikanUniversity大学研制了欠驱动机械手，称为立命馆大学机械手[9]，采用绳轮驱动被动关节，如图1-3所示。图1-3日本立命馆大学欠驱动机械手Fig.1-3UnderactuatedhandfromRitsumeikanUniversity
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类新的PPA型三连杆欠驱动机器人的控制策略[J]. 赖旭芝,潘昌忠,吴敏. 控制与决策. 2011(07)
[2]基于部分反馈线性化的三杆体操机器人控制策略[J]. 赖旭芝,蔡畅,吴敏,佘锦华. 高技术通讯. 2009(12)
[3]欠驱动桥式吊车系统自适应控制[J]. 马博军,方勇纯,王宇韬,姜钟平. 控制理论与应用. 2008(06)
[4]自适应模糊控制理论的研究综述[J]. 王永富,柴天佑. 控制工程. 2006(03)
博士论文
[1]二型模糊系统理论及应用[D]. 生龙.电子科技大学 2012
[2]一类欠驱动机械系统的非线性控制研究[D]. 高丙团.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]绳轮式欠驱动机械手设计与实验研究[D]. 黄勇.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于差动机构的欠驱动自适应式空间捕获装置研究[D]. 夏艳.哈尔滨工业大学 2014
[3]欠驱动索杆桁架式机械手爪设计与试验研究[D]. 吴楠.哈尔滨工业大学 2014
[4]欠驱动可变形桁架机构控制方法研究[D]. 丁戍辰.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于模糊集理论的图像滤波方法研究[D]. 王双双.江南大学 2011
本文编号：3095513
【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】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SARAH欠驱动机器人手Fig.1-1UnderactuatedrobothandSARAH
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-4-SARAH欠驱动机械手由MDROBOTICS公司与Laval大学合作研制，采用连杆机构实现了被动关节的力传递，驱动源安装在底座内，由两个电机驱动三根手指各关节以及手指的相对位置共计10个自由度，对被抓取目标具有形状自适应能力。意大利的UniversityofPisa/IIT于2014年研制发布的欠驱动筋腱式机械手PISA/IITSoftHand[8]也是一种典型的被动关节非自由的欠驱动机构，如图1-2所示。图1-2欠驱动筋腱式仿人机械手PISA/IITFig.1-2UnderactuatedtendondrivenrobothandPISA/IIT欠驱动筋腱式机械手PISA/IIT采用单电机控制所有自由度，通过筋腱对被动关节实现力传递，仿真程度高，集成度高，具有极佳的环境适应柔性。日本的RitsumeikanUniversity大学研制了欠驱动机械手，称为立命馆大学机械手[9]，采用绳轮驱动被动关节，如图1-3所示。图1-3日本立命馆大学欠驱动机械手Fig.1-3UnderactuatedhandfromRitsumeikanUniversity
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-4-SARAH欠驱动机械手由MDROBOTICS公司与Laval大学合作研制，采用连杆机构实现了被动关节的力传递，驱动源安装在底座内，由两个电机驱动三根手指各关节以及手指的相对位置共计10个自由度，对被抓取目标具有形状自适应能力。意大利的UniversityofPisa/IIT于2014年研制发布的欠驱动筋腱式机械手PISA/IITSoftHand[8]也是一种典型的被动关节非自由的欠驱动机构，如图1-2所示。图1-2欠驱动筋腱式仿人机械手PISA/IITFig.1-2UnderactuatedtendondrivenrobothandPISA/IIT欠驱动筋腱式机械手PISA/IIT采用单电机控制所有自由度，通过筋腱对被动关节实现力传递，仿真程度高，集成度高，具有极佳的环境适应柔性。日本的RitsumeikanUniversity大学研制了欠驱动机械手，称为立命馆大学机械手[9]，采用绳轮驱动被动关节，如图1-3所示。图1-3日本立命馆大学欠驱动机械手Fig.1-3UnderactuatedhandfromRitsumeikanUniversity
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类新的PPA型三连杆欠驱动机器人的控制策略[J]. 赖旭芝,潘昌忠,吴敏. 控制与决策. 2011(07)
[2]基于部分反馈线性化的三杆体操机器人控制策略[J]. 赖旭芝,蔡畅,吴敏,佘锦华. 高技术通讯. 2009(12)
[3]欠驱动桥式吊车系统自适应控制[J]. 马博军,方勇纯,王宇韬,姜钟平. 控制理论与应用. 2008(06)
[4]自适应模糊控制理论的研究综述[J]. 王永富,柴天佑. 控制工程. 2006(03)
博士论文
[1]二型模糊系统理论及应用[D]. 生龙.电子科技大学 2012
[2]一类欠驱动机械系统的非线性控制研究[D]. 高丙团.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]绳轮式欠驱动机械手设计与实验研究[D]. 黄勇.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于差动机构的欠驱动自适应式空间捕获装置研究[D]. 夏艳.哈尔滨工业大学 2014
[3]欠驱动索杆桁架式机械手爪设计与试验研究[D]. 吴楠.哈尔滨工业大学 2014
[4]欠驱动可变形桁架机构控制方法研究[D]. 丁戍辰.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于模糊集理论的图像滤波方法研究[D]. 王双双.江南大学 2011
本文编号：3095513
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3095513.html
