七自由度冗余机械臂的运动控制技术研究与应用

发布时间：2021-04-29 03:49

　　愈加复杂的实际应用场景下,新的操作任务与任务环境对机器人的性能也提出了更高的要求,因此在学术与工业领域针对冗余机械臂的研究逐渐深入。类似于人的手臂,七自由度冗余机械臂在能完成复杂任务的同时可以利用其冗余特性实现关节避极限、避奇异、避障、优化关节力矩等性能指标。因此,本文针对七自由度冗余机械臂的运动控制技术进行研究与应用,并在实际机械臂上完成验证。根据Walker冗余机械臂的D-H参数建立了机械臂的关节模型,在设定关节运动上下限的基础上研究了Walker冗余机械臂的正运动学,同时根据蒙特卡罗法计算冗余机械臂的工作空间。利用参数化的臂型角求解冗余机械臂逆运动学的解析解,在存在肘关节偏置的冗余机械臂上实现了逆运动学解析解的推导,并且在仿真环境下验证了算法的准确性。首先研究了Walker冗余机械臂的动力学建模与基于动力学模型的控制方案。分析目前经典的动力学建模方法的优缺点与适用范围,通过基于旋量理论的牛顿-欧拉方程建立冗余机械臂的动力学模型,在此基础上研究了基于动力学模型的重力补偿与阻抗控制的理论。其次研究了Walker冗余机械臂的动力学参数辨识的全部过程。在动力学模型的基础上引入库伦+粘滞摩... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源与研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要工作
2 冗余机械臂的运动学分析
    2.1 机械臂模型概述及结构参数
    2.2 机械臂运动学及工作空间分析
    2.3 逆运动学仿真实验及结果分析
    2.4 本章小结
3 冗余机械臂的动力学建模
    3.1 机械臂关节动力学概述
    3.2 机械臂动力学模型的建立
    3.3 机械臂基于动力学模型的运动控制
    3.4 本章小结
4 冗余机械臂动力学参数辨识
    4.1 机械臂动力学参数辨识概述
    4.2 机械臂动力学参数辨识原理
    4.3 机械臂动力学参数辨识的实现
    4.4 本章小结
5 冗余机械臂基于动力学模型的控制验证
    5.1 机械臂控制实验概述
    5.2 基于重力补偿的拖动示教
    5.3 基于动力学模型的阻抗控制
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]空间冗余机械臂的路径规划算法研究[J]. 陈撼,裴甲瑞,陆智俊,吴敬玉,陈秀梅.  上海航天. 2017(05)
[2]偏置式冗余空间机械臂逆运动学求解的参数化方法[J]. 徐文福,张金涛,闫磊,王志英.  宇航学报. 2015(01)
[3]冗余空间机械臂的运动学和笛卡尔阻抗控制方法[J]. 董晓星,李戈,刘刚峰,赵杰.  中国机械工程. 2014(01)
[4]基于阻抗控制的空间机械臂接触控制与轨迹规划技术[J]. 黄剑斌,李志.  航天器工程. 2013(04)
[5]在线重力补偿下工程机器人自主作业轨迹跟踪性能分析[J]. 唐新星,侯敬巍,倪涛,张邦成.  农业工程学报. 2013(03)
[6]基于计算力矩法的装载机工作装置轨迹控制[J]. 龚捷,鲍金锋,衣冠超,崔玉鑫.  机械工程学报. 2010(13)

博士论文
[1]冗余双臂机器人协调作业系统研究[D]. 申浩宇.南京航空航天大学 2016
[2]冗余机械臂运动学及移动平台航位推算和轨迹规划研究[D]. 东辉.哈尔滨工业大学 2015
[3]多自由度串联机器人关节摩擦分析与低速高精度运动控制[D]. 吴文祥.浙江大学 2013
[4]机器人动态特性及动力学参数辨识研究[D]. 陈恩伟.合肥工业大学 2006

硕士论文
[1]六自由度串联关节机器人惯性及摩擦参数辨识仿真[D]. 殷盛江.山东建筑大学 2015
[2]空间七自由度冗余机械臂动力学建模与控制研究[D]. 周诚.哈尔滨工业大学 2014



本文编号：3166780