水下机械臂关节自抗扰控制研究

发布时间：2024-02-13 22:32

　　水下机器人-机械臂平台是完成水下作业,实现对水下资源开发、勘探、开采以及完成各种复杂任务的重要工具。由于水下环境复杂多变,ROV基座会受到水流等扰动,机械臂会受到水阻力、摩擦、机械臂与ROV之间的耦合作用等,以上扰动都会影响机械臂末端执行器的精度。本文针对基座受到的扰动提出EKF预测补偿算法,随后针对机械臂关节受到的扰动提出自抗扰控制策略,抑制扰动对机械臂系统的影响,并进行仿真和试验,完成对水下机械臂末端执行器的位置跟踪控制。本文首先对国内外水下机器人-机械臂系统的研究和发展现状进行调研,总结目前各类水下机械臂的控制方式和控制算法的特点。由本课题的研究背景出发,介绍本课题的机器人-机械臂系统的控制方式和系统组成,提出本课题的研究目标。其次,对本课题中的水下主从机械臂进行运动学、动力学问题研究。作为机械臂运动控制的基础,本文采用D-H法建立水下机械臂各关节坐标系之间的模型,得到末端执行器坐标系与基座坐标系之间的转换关系,建立系统的正运动学方程并进行仿真验证;通过Morsion公式以及拉格朗日方程建立机械臂动力学模型,得到各关节驱动力矩;分别采用机理建模法和扫频法建立关节电机的数学模型。在...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1TITAN4机械臂

第1章绪论2随着1987年第一代以来几进改善和发展，目前最先进的型号为TITAN4，如图1.1所示，其属于七功能作业机械臂，可以完成复杂繁琐的工作任务，材质为钛合金，因此具有较高的耐用性、可靠性、灵活性。作业范围可达1.92m，作业水深可以从4000m至7000m，空气中质量10....

图1.2KraftRaptor机械臂2009年，美国夏威夷大学研制的半自动式水下运载器及机械臂协调控制，设计

第1章绪论2随着1987年第一代以来几进改善和发展，目前最先进的型号为TITAN4，如图1.1所示，其属于七功能作业机械臂，可以完成复杂繁琐的工作任务，材质为钛合金，因此具有较高的耐用性、可靠性、灵活性。作业范围可达1.92m，作业水深可以从4000m至7000m，空气中质量10....

图1.4Ecarobotics系列机械臂日本从上世纪70年代开始对水下机械臂等作业工具进行研究，技术逐渐成熟

第1章绪论3图1.3AnsaldoMaris7080机械臂图1.4是法国ECA公司生产的Ecarobotics系列机械臂，该系列机械臂全部采用电机驱动，根据不同的作业要求，有5功能和7功能两种类型；根据尺寸划分，分别有标准型、小型和微型三种类型。其中Ecarobotics5Emi....

图1.5华中科技大学“华海-4E”机械臂哈尔滨工程大学2007年设计开发一款面向小型水下作业平台的电动机械手

第1章绪论4其中来自中国科学院沈阳自动化研究所、浙江大学、哈尔滨工程大学以及华中科技大学等单位对水下作业领域进行较为全面的理论研究和试验工作，目前处于极速发展阶段[5]。2006年，沈阳自动化研究所研制了一款鱼雷型自治水下机器人搭载三功能水下作业机械臂，该款机械臂具有两个摆动关节....

本文编号：3897310