冗余自由度机器人操作臂主动柔顺控制研究

发布时间：2021-11-26 16:24

　　凭借特有的自运动,冗余度机械臂有着更优的运动灵活性与交互能力,而运动的复杂性和环境的不确定性使其很难在满足实际运动能力限制的同时实现运动和力柔顺的统一。针对该问题,本文基于冗余度机械臂的自运动特性,考虑实际运动能力限制,对运动柔顺和力柔顺控制做出了详细研究。本文根据机械臂的实际运动能力限制,构造了关节位置、速度和驱动力矩的统一优化函数,通过构造加权矩阵实现了其协调优化。建立了基于自运动规划的柔顺控制系统,分别进行了位置控制器、力控制器的设计。以回避奇异和回避力为控制目标,分析了奇异位形的自运动可回避性,根据雅克比矩阵元素的线性相关性分析了将要陷入奇异的关节;建立机械臂受力时的力学模型,分析了单个或多个力作用于机械臂不同位置的情况,并给出了相应的冗余关节选择原则和速度规划方法,实现了基于自运动规划的柔顺控制器设计。为实现运动、力柔顺的统一,进行了操作空间和零空间运动引起的关节力矩解耦,基于李雅普诺夫稳定性判据给出了解耦控制的稳定性证明。通过在操作空间和零空间内构造阻抗关系实现力柔顺,通过优化零空间速率实现运动柔顺,实现了扩展操作空间内运动、力柔顺混合控制器设计。最后将提出的柔顺控制方法结... 

【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】：

RCC柔顺手腕的工作示意图

2017 年北理工的王军政等[31]将阻抗控制应用于单腿机器人稳定性研究，在减小了机器人腿部的接触力的同时实现目标阻抗的追从。阻抗控制同时适用于机械臂的自由和受约束运动，且控制过程中无需进行力和位置控制的模式切换，但轨迹追踪能力依赖于确定的环境信息和精确的机械臂模型。应用较多的是基于位置的阻抗控制，其控制框图如图 1-3 所示。

- 5 -图 1-4 力/位混合控制框图代柔顺控制方法控制方法的不断发展，学者们把鲁棒控制、自适应控制理论法结合起来，使机械臂在面对不确定环境时具有更好的自适

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3520519