机械臂力/位置控制问题研究

发布时间：2021-06-24 17:16

　　机器人学是一门综合性的高度交叉的前沿学科,其在控制算法分析研究和工程应用等方面引起重多的具有不同专业背景科学研究和工程技术人员的广泛兴趣,进行深入研究,并获得快速发展。目前,单纯的位置控制已经无法满足控制目标的要求:重点要对机械臂末端执行器与外界环境的接触力进行有效的控制。本文以工业机器人ABB机械臂为课题研究背景模型,应用虚拟样机技术重点分析研究和实现机械臂力/位置控制问题。本文主要工作包括以下几个方面:首先,应用D-H坐标和机器人坐标转换建立机械臂模型的正/逆运动学方程,并对机械臂正/逆运动学方程做出理论的数学推到与分析研究;用拉格朗日方程建立机械臂动力学进行数学建模和理论分析研究。然后,应用MATLAB中的机器人工具箱和GUI建立仿真平台,分析研究机械臂的运动学和动力学特性。其次,分析研究阻抗控制算法,并用此方法解决机械臂的力/位置控制问题。在分析研究机器人阻抗控制方法的同时,并应用Simulink/SimMechanics建立机械臂模型。分析研究了机械臂力/位置混合控制。本文首先分析研究了应用传统的位置方向PID控制和力方向PID控制算法,在此基础上,引入了RBF神经网络和模糊... 

【文章来源】：沈阳建筑大学辽宁省

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 本文研究的目的和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 工业机器人国内外发展状况
        1.3.2 机械臂力/位置混合控制
        1.3.3 机械臂阻抗控制
        1.3.4 ABB机器人发展
        1.3.5 虚拟样机技术
    1.4 本文研究内容及结构安排
        1.4.1 本文主要工作
        1.4.2 本文章节内容及安排
第二章 机械臂运动学和动力学分析及其仿真
    2.1 引言
    2.2 机械臂齐次变换矩阵
    2.3 运动方程的反解
    2.4 工业机器人动力学分析
        2.4.1 雅克比矩阵分析
        2.4.2 动力学模型建立
    2.5 机械臂运动学和动力学仿真
        2.5.1 机器人工具箱
        2.5.2 MATLAB/GUI
        2.5.3 仿真平台建立及仿真分析
    2.6 本章小结
第三章 机械臂阻抗控制与仿真研究
    3.1 引言
    3.2 阻抗控制器设计与分析
        3.2.1 机械臂动力学模型
        3.2.2 阻抗控制器设计
        3.2.3 控制系统稳定性分析
        3.2.4 阻抗控制参数分析
    3.3 两连杆机械臂仿真分析研究
        3.3.1 两连杆机械臂模型结构
        3.3.2 两连杆机械臂Simulink/SimMechanics模型建立
        3.3.3 阻抗控制器设计
        3.3.4 仿真结果及分析
    3.4 本章小结
第四章 机械臂力/位置混合控制
    4.1 引言
    4.2 机械臂动力学模型
    4.3 两连杆机械臂力/位置混合控制模型建立
        4.3.1 机械臂力控制
        4.3.2 RBF结构
        4.3.3 RBF神经网络逼近算法
        4.3.4 神经网络补偿控制器设计
        4.3.5 末端执行器力模糊糊控制
    4.4 机械臂力/位置混合控制仿真平台建立
    4.5 两连杆机械臂力/位置混合控制仿真
    4.6 机械臂非线性干扰观测器
        4.6.1 非线性干扰观测器设计
        4.6.2 仿真结果及分析
    4.7 本章小结
第五章 机械臂联合仿真
    5.1 引言
    5.2 ADAMS机电一体化
        5.2.1 ABB机器人模型建立
        5.2.2 ADAMS中机械臂系统性能分析
        5.2.3 ABB机器人工作空间范围
    5.3 联合仿真系统
    5.4 建立输入/输出变量
    5.5 联合仿真平台接口建立
    5.6 联合仿真模型仿真参数设置
    5.7 一体化联合仿真平台建立
    5.8 仿真结果与分析
    5.9 本章小结
第六章 结论
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简介
作者在攻读硕士学位期间发表论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于虚拟样机的机械臂动力学建模与仿真[J]. 王文玺,肖世德,孟文,孟祥印,张卫华.  计算机应用研究. 2009(01)
[2]力控制技术在机器人打磨中的应用及系统实现[J]. 谭福生,葛景国.  上海电气技术. 2008(02)
[3]数控伺服系统的ADAMS/MATLAB联合仿真研究[J]. 邢伟,周西军.  微计算机信息. 2007(25)
[4]ADAMS和Matlab交互仿真的机械臂定位控制[J]. 殷翔,董正筑,王继燕.  长春工业大学学报(自然科学版). 2005(04)
[5]在未知环境下基于阻抗模型的受限机械手模糊力控制方法[J]. 柳洪义,王磊,王菲.  东北大学学报. 2005(08)
[6]基于ADAMS和MATLAB的联合控制系统的仿真[J]. 王涛,张会明.  机械工程与自动化. 2005(03)
[7]基于神经网络逆系统方法的机器人柔顺性控制[J]. 孟正大,戴先中.  东南大学学报(自然科学版). 2004(S1)
[8]机器人模糊神经网络阻抗控制[J]. 温淑焕.  系统仿真学报. 2004(11)
[9]基于虚拟样机的机器人仿真[J]. 陈新荣,余跃庆,姜春福,刘迎春.  北京工业大学学报. 2004(01)
[10]机械系统虚拟样机软件原型的实用化研究[J]. 刘贤喜,刘竹青,周一鸣.  中国农业大学学报. 2002(02)

硕士论文
[1]六自由度工业机器人的NURBS曲线插补算法的研究[D]. 吴攀峰.浙江工业大学 2013
[2]不确定机器人的力/位置智能控制[D]. 蔡建羡.燕山大学 2003



本文编号：3247510