空间七自由度机械臂控制及靶板装配研究

发布时间：2021-10-01 04:48

　　随着航空航天技术的迅猛发展,机械臂在空间任务中得到了越来越多的应用。本文围绕空间七自由度机械臂在狭小空间中操作目标靶板完成装配任务展开,主要研究了机械臂正逆运动学和逆动力学、冗余机械臂运动控制和运动学优化、力控制和靶板装配策略。为了解决七自由度机械臂的自运动现象,本文采用“臂角”参数化冗余度,求得了七自由度机械臂位置层面的全部逆解。针对臂角奇异问题,本文改进了“臂角”参考平面定义方法,在未产生臂角奇异时使用固定向量定义参考平面,在臂角奇异时采用第3号关节为零的臂平面定义参考平面,仿真结果表明即使在臂角奇异时也能求得七自由度机械臂位置层面的全部逆解。针对多自由度机械臂动力学方程计算量大的问题,本文借助Space Notation工具,研究了七自由度机械臂动力学方程的Newton-Euler递推算法,并将其表示成了机械臂惯性参数的线性方程。基于此线性方程,本文改进了自适应控制中的惯性参数更新率,该方法能够使惯性参数更新率直接从正运动学中计算得到,减少了计算量。使用ADAMS和Simulink联合仿真平台进行仿真实验,ADAMS输出的关节力矩与逆动力学模型计算的关节力矩完全一致,验证了动力学... 

【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】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

空间机器人系统组成

七自由度机械臂的自运动流形Hollerbach[9]

七自由度机械臂避障运动优化

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于阻抗控制的机器人砂带打磨的建模与仿真[J]. 徐建明,王于玮,董建伟,禹鑫燚,俞立.  浙江工业大学学报. 2018(02)
[2]基于多种群遗传算法的一般机器人逆运动学求解[J]. 林阳,赵欢,丁汉.  机械工程学报. 2017(03)
[3]基于六维力传感器的工业机器人末端负载受力感知研究[J]. 张立建,胡瑞钦,易旺民.  自动化学报. 2017(03)
[4]空间在轨服务技术及发展现状与趋势[J]. 王晓海.  卫星与网络. 2016(03)
[5]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)
[6]7自由度机械臂的运动学逆解与优化[J]. 徐俊虎,栾楠,张诗雷,张晓明.  机电一体化. 2011 (06)
[7]基于多目标遗传算法的冗余机械手逆解算法[J]. 申晓宁,李胜,郭毓,陈庆伟,胡维礼.  系统仿真学报. 2008(02)
[8]一种新的机器人模型及其控制算法[J]. 霍伟,高为炳,程勉.  自动化学报. 1994(03)

博士论文
[1]基于阻抗控制的多足步行机器人腿部柔顺控制研究[D]. 朱雅光.浙江大学 2014
[2]机器人与环境间力/位置控制技术研究与应用[D]. 李正义.华中科技大学 2011



本文编号：3417184