Ethercat工业机器人参数辨识与鲁棒性控制
发布时间：2021-10-21 02:14
工业机器人在现代工业生产中扮演着重要的角色,作为一个复杂的动态的非线性系统,如何取得良好的控制效果一直是人们关注的研究重点。本文的研究对象是实验室的埃夫特6轴机器人,该机器人由Ethercat总线技术开发具有较高的性能,主要讨论了该机器人的运动学,动力学,参数辨识以及鲁棒性控制问题,以开源Ethercat总线为基础开发了控制端PC主站,开发了该机器人的运动控制模块,首先应用matlab实验验证设计算法,然后经由实验辨识出有关的参数。本文首先关注的是机器人的运动学问题,这主要研究如何对机器人的运动进行模型化的表述,也就是怎么样表示机器人的末端的位置和姿态,还有关节轴的速度及加速度之间的转换关系等,这也为后文的动力学分析打下了基础,最后我们计算了该机器人的运动学正解还有运动学的逆解问题,并且借助matlab进行计算得到了正确的结果。随后运用拉格朗日第二类方程推导动力学方程,由于6轴的动力学方程十分复杂难以分析且计算误差较大,因此我们对其进行了适当的化简,之后介绍了系统辨识的原理与方法并且讨论了对机器人进行惯性参数辨识的具体方法,应用最小惯性参数原理证明了可以将动力学方程写成惯性参数的线性形...
【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】：
工业机器人的使用情况
表现出来的高速高精度，体积可控，成本生产的工业机器人都普遍存在控制精度不低端产品占了大多数。确的测量到机器人的结构参数，并可以通参数时候，我们就可以应用控制理论对当前动[4]。随着时代的发展生产力的进步要求落后的技术将被时代所淘汰。可是我们知定性和系统非线性明显时，系统是无法满们的控制策略来解决出现的问题。在实际复杂，明显的非线性，时变性，所以我们面对定常控制系统时，我们通常需要准确的生产工作中，它自身的参数也会有相应的样建模就会使我们的控制方法缺乏灵活性创造一些假设条件，忽略一些不确定性和数学模型时域实际存在出入的。串联机器
当我们知道了各个关节的角度时，我们可以通过各个关节之间所建变换得到齐次变换矩阵，研究正解问题就是研究矩阵变换问题[32]。2）运动学逆解：运动学的逆解是与正解正好相反的，在我们研究完经建立了相应的坐标系和矩阵变换关系，这时如果给定末端位置，我时的各个关节的角度问题，这就是运动学的逆解问题，可以看出这个重要的。当我们在求逆解的时候需要遵循一些原则，比如关节的运动运动角速度限制等等，有时候还会出现不止一个解的情况，这时候都合考量，选择正确的结果。逆解中也会出现奇异点，所以相对来说复机器人位资描述果想要考虑机器人的位置坐标时，我们需要先把机器人想象成一个于我们简化分析，这是因为刚体在空间中的位置比较容易表示，比如一个三维向量来表示一个点。如下图 2.1 所示，令O xyz为标准参考轴的单位向量。
【参考文献】：
期刊论文
[1]6自由度装校机器人逆解的确定[J]. 谢志江,李诚,刘楠,倪卫. 吉林大学学报(工学版). 2012(06)
[2]基于AutoCAD的PUMA560机器人运动学正解分析[J]. 徐呈艺,李业农,张佳兴,焦恩璋,刘英. 煤矿机械. 2012(11)
[3]一种高性能EtherCAT实时以太网从站的设计[J]. 施大发,刘建林,王辉,阮倩茹. 湖南师范大学自然科学学报. 2011(03)
[4]基于Linux的EtherCAT主站的研究[J]. 马春敏,康存锋,黄旭东,郑学科,杨建武,费仁元. 制造业自动化. 2011(08)
[5]基于改进遗传算法辨识空间机器人动力学参数[J]. 刘宇,李瑰贤,夏丹,徐文福. 哈尔滨工业大学学报. 2010(11)
[6]六自由度模块化机械臂的逆运动学分析[J]. 姜宏超,刘士荣,张波涛. 浙江大学学报(工学版). 2010(07)
[7]基于ET1100的EtherCAT实时工业以太网从站设计[J]. 胡世江. 可编程控制器与工厂自动化. 2009(11)
[8]嵌入式Linux的实时性改进技术[J]. 陈文星,张辉宜,陶陶,周秀丽. 计算机技术与发展. 2006(10)
[9]机器人动力学参数辨识方法的研究[J]. 王树新,张海根,黄铁球,刘又午. 机械工程学报. 1999(01)
[10]机械臂惯性矩阵的并行计算[J]. 邹建奇,尹朝万,张京军,陆佑方. 机器人. 1997(05)
硕士论文
[1]基于EtherCAT的伺服从站研发[D]. 李英姿.山东大学 2015
[2]嵌入式平台的EtherCAT主站开发[D]. 周开城.华中科技大学 2015
[3]基于EtherCAT的多轴运动控制器研究[D]. 孙士超.哈尔滨工业大学 2014
[4]基于EtherCAT的多轴运动控制器设计[D]. 容爱琼.华南理工大学 2013
[5]基于EtherCAT的主站通信控制器设计[D]. 张磊.广东工业大学 2013
[6]基于嵌入式数控平台的EtherCAT主站实现[D]. 张少勋.华南理工大学 2013
[7]基于实时以太网EtherCAT的多轴网络运动控制系统设计[D]. 王国河.华南理工大学 2012
[8]基于EtherCAT的分布式运动控制系统设计[D]. 许阳钊.华南理工大学 2011
[9]基于EtherCAT网络的高性能伺服控制系统研究[D]. 阮倩茹.湖南大学 2011
[10]EtherCAT网络及其伺服运动控制系统研究[D]. 谢香林.大连理工大学 2008
本文编号：3448044
【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】：
工业机器人的使用情况
表现出来的高速高精度，体积可控，成本生产的工业机器人都普遍存在控制精度不低端产品占了大多数。确的测量到机器人的结构参数，并可以通参数时候，我们就可以应用控制理论对当前动[4]。随着时代的发展生产力的进步要求落后的技术将被时代所淘汰。可是我们知定性和系统非线性明显时，系统是无法满们的控制策略来解决出现的问题。在实际复杂，明显的非线性，时变性，所以我们面对定常控制系统时，我们通常需要准确的生产工作中，它自身的参数也会有相应的样建模就会使我们的控制方法缺乏灵活性创造一些假设条件，忽略一些不确定性和数学模型时域实际存在出入的。串联机器
当我们知道了各个关节的角度时，我们可以通过各个关节之间所建变换得到齐次变换矩阵，研究正解问题就是研究矩阵变换问题[32]。2）运动学逆解：运动学的逆解是与正解正好相反的，在我们研究完经建立了相应的坐标系和矩阵变换关系，这时如果给定末端位置，我时的各个关节的角度问题，这就是运动学的逆解问题，可以看出这个重要的。当我们在求逆解的时候需要遵循一些原则，比如关节的运动运动角速度限制等等，有时候还会出现不止一个解的情况，这时候都合考量，选择正确的结果。逆解中也会出现奇异点，所以相对来说复机器人位资描述果想要考虑机器人的位置坐标时，我们需要先把机器人想象成一个于我们简化分析，这是因为刚体在空间中的位置比较容易表示，比如一个三维向量来表示一个点。如下图 2.1 所示，令O xyz为标准参考轴的单位向量。
【参考文献】：
期刊论文
[1]6自由度装校机器人逆解的确定[J]. 谢志江,李诚,刘楠,倪卫. 吉林大学学报(工学版). 2012(06)
[2]基于AutoCAD的PUMA560机器人运动学正解分析[J]. 徐呈艺,李业农,张佳兴,焦恩璋,刘英. 煤矿机械. 2012(11)
[3]一种高性能EtherCAT实时以太网从站的设计[J]. 施大发,刘建林,王辉,阮倩茹. 湖南师范大学自然科学学报. 2011(03)
[4]基于Linux的EtherCAT主站的研究[J]. 马春敏,康存锋,黄旭东,郑学科,杨建武,费仁元. 制造业自动化. 2011(08)
[5]基于改进遗传算法辨识空间机器人动力学参数[J]. 刘宇,李瑰贤,夏丹,徐文福. 哈尔滨工业大学学报. 2010(11)
[6]六自由度模块化机械臂的逆运动学分析[J]. 姜宏超,刘士荣,张波涛. 浙江大学学报(工学版). 2010(07)
[7]基于ET1100的EtherCAT实时工业以太网从站设计[J]. 胡世江. 可编程控制器与工厂自动化. 2009(11)
[8]嵌入式Linux的实时性改进技术[J]. 陈文星,张辉宜,陶陶,周秀丽. 计算机技术与发展. 2006(10)
[9]机器人动力学参数辨识方法的研究[J]. 王树新,张海根,黄铁球,刘又午. 机械工程学报. 1999(01)
[10]机械臂惯性矩阵的并行计算[J]. 邹建奇,尹朝万,张京军,陆佑方. 机器人. 1997(05)
硕士论文
[1]基于EtherCAT的伺服从站研发[D]. 李英姿.山东大学 2015
[2]嵌入式平台的EtherCAT主站开发[D]. 周开城.华中科技大学 2015
[3]基于EtherCAT的多轴运动控制器研究[D]. 孙士超.哈尔滨工业大学 2014
[4]基于EtherCAT的多轴运动控制器设计[D]. 容爱琼.华南理工大学 2013
[5]基于EtherCAT的主站通信控制器设计[D]. 张磊.广东工业大学 2013
[6]基于嵌入式数控平台的EtherCAT主站实现[D]. 张少勋.华南理工大学 2013
[7]基于实时以太网EtherCAT的多轴网络运动控制系统设计[D]. 王国河.华南理工大学 2012
[8]基于EtherCAT的分布式运动控制系统设计[D]. 许阳钊.华南理工大学 2011
[9]基于EtherCAT网络的高性能伺服控制系统研究[D]. 阮倩茹.湖南大学 2011
[10]EtherCAT网络及其伺服运动控制系统研究[D]. 谢香林.大连理工大学 2008
本文编号：3448044
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