三自由度Delta并联机器人轨迹规划及控制

发布时间：2023-06-03 00:42

　　针对三自由度Delta并联机器人,本文进行运动学分析、动力学建模与仿真、轨迹规划以及轨迹跟踪控制研究,并进行了Matlab和ADAMS联合仿真。具体工作如下:(1)通过引入虚拟杆模型简化Delta机器人结构,建立运动学方程组并推导出运动学正反解,通过数值算例验证了正逆运动学建模的正确性;在此基础上,推导出基于机构约束的雅克比矩阵,对速度模型、加速度模型和可能出现的奇异位形进行了分析。(2)采用虚功原理计算出机器人整体质量矩阵并对其进行简化,得到Delta机器人动力学方程;使用SolidWorks建立机器人构型并导入ADAMS,分别通过Simulink与ADAMS对机构理论模型与机械模型进行动力学仿真,仿真结果表明理论动力学建模完全可行,为控制器联合仿真做了理论铺垫。(3)分别在关节空间和笛卡尔空间对Delta机器人进行轨迹规划。在关节空间选择五次多项式对各关节进行插补,通过MATLAB中jtraj函数对关节角度、角速度、角加速度和运动轨迹做了仿真;笛卡尔空间选择YOZ平面圆角矩形为运动路径,分段插补并实时计算各插补点坐标,通过ADAMS对该路径下动平台位置、关节角速度等进行仿真。(4)...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外发展现状
    1.3 Delta并联机器人的研究现状
        1.3.1 运动学分析方法
        1.3.2 动力学分析方法
        1.3.3 轨迹规划方法
        1.3.4 轨迹跟踪控制方法
    1.4 本文主要研究内容和创新点
第二章 Delta并联机器人运动学、动力学分析
    2.1 Delta并联机构运动学建模
        2.1.1 Delta并联机构自由度分析
        2.1.2 Delta并联机构位置反解分析
        2.1.3 Delta并联机构位置正解分析
        2.1.4 反解与正解计算
    2.2 Delta并联机构运动学分析
        2.2.1 基于机构约束的雅克比矩阵
        2.2.2 速度分析
        2.2.3 加速度分析
        2.2.4 奇异性分析
    2.3 动力学建模
        2.3.1 全并联机器人的质量矩阵
        2.3.2 刚性杆的质量矩阵贡献
    2.4 基于虚功原理的动力学方程
        2.4.1 Delta机器人的质量矩阵
        2.4.2 Delta并联机器人质量矩阵简化
        2.4.3 Delta并联机器人动力学模型
        2.4.4 Delta并联机器人动力学模型简化
    2.5 逆动力学仿真验证
        2.5.1 ADAMS仿真模型
        2.5.2 Simulink仿真模型
    2.6 本章小结
第三章 Delta并联机器人轨迹规划及仿真
    3.1 机械手轨迹函数的选择
        3.1.1 轨迹函数的选择原则
        3.1.2 确定轨迹函数模型
    3.2 轨迹规划设计
        3.2.1 关节空间轨迹规划
        3.2.2 笛卡尔空间轨迹规划
        3.2.3 笛卡尔空间直线插补
        3.2.4 笛卡尔空间圆弧插补
        3.2.5 圆角矩形路径规划
        3.2.6 ADAMS轨迹仿真
    3.3 本章小结
第四章 Delta机器人轨迹跟踪控制设计与仿真
    4.1 基于动力学模型的计算力矩控制
    4.2 基于计算力矩法的模糊神经网络控制
        4.2.1 基于计算力矩法的模糊自整定控制器设计
        4.2.2 模糊控制器具体设计
        4.2.3 RBF神经网络补偿控制
        4.2.4 RBF神经网络
        4.2.5 加入RBF神经网络补偿的模糊计算力矩控制
        4.2.6 系统稳定性分析及权值自适应律推导
    4.3 控制器联合仿真实验
        4.3.1 计算力矩控制仿真验证
        4.3.2 模糊神经网络补偿的计算力矩控制器
        4.3.3 两种控制器性能比较
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 存在问题与进一步研究设想
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3828337