带机械臂的空中机器人设计与控制方法研究

发布时间：2024-03-23 15:14

　　由于四旋翼无人机具有结构简单、携带方便、机动性能良好、能实现定点悬停、拥有垂直起降等能力。在其搭载高清摄像机等云台之后,已在影视航拍、农业植保、环境监测、军事侦查、电力检测、紧急救援等方面发挥越来越重要的作用。由于四旋翼无人机本身是典型的欠驱动系统,需要依靠四个螺旋桨提供的动力而实现位置和姿态的控制共六个输出,且具有强耦合、非线性的特点。为了增加应用范围,实时增加云台是很好的选择,但是这样将改变原有四旋翼无人机的控制机理。针对以上挑战,本论文完成带机械臂的空中机器人的设计,实现在一定范围内自主控制飞行和实现对目标物体的抓取与投放的任务,为带机械臂的空中机器人的实际应用做前期的理论研究。主要构建完备的轨迹跟踪实验测试平台、实现机械臂云台无线自主控制、实现带机械臂的空中机器人自主飞行控制、实现对目标物体的自主抓取与投放的实验。完成如下工作:1、完成四旋翼无人机飞行原理分析,建立严格的四旋翼数学模型,构建完备的四旋翼无人机动力学微分方程,通过实测以及Solidworks软件仿真方法辨识微分方程中主要参数。提出悬停状态下无扰动控制器的设计,采用各个通道独立解耦的方式,分别对姿态、位置进行控制,...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3-18应力应变分布

带机械臂的空中机器人设计与控制方法研究表3-3碳纤维材料基本参数目拉伸强度拉伸模量密度一般特点备纤维2-7GPa200-700GPa1.5-2.0g/cm3比重比铝制轻，强度高于铁20倍外在ANSYS18.0/Workbench添加模型的材料时，选择结....

图4-1机械臂结构实物§4.2.2机械臂动力装置

带机械臂的空中机器人设计与控制方法研究Ё，总宽度60mm，总质量500g。执行末端由半齿轮机构与夹爪部分组成，夹爪由六个半弧形的单边带锯齿与另一边平整的铝合金片组成，单片厚度2mm。六片成品分成两份，每份三片将其竖直具有间隔6mm的叠加起来，通过M3的PC....

图5-6翻滚角

带机械臂的空中机器人设计与控制方法研究大；俯仰角经过3.5s达到稳定；偏航角经过4s达到稳定。实验二：输入信号为正弦控制信号，应用自适应控制器修改调整PID参数，得到仿真结果如图5-6至图5-8所示。其中辨识参数如表5-1所示：表5-1辨识控制器参数项....

图5-10角度测量仪界面

带机械臂的空中机器人设计与控制方法研究§5.2.2抗扰动姿态角跟踪辨识Matlab/Simulink模块建立完备的仿真框架，观察说设计控制器轨迹跟踪效果。输入信号如表3-1所示，为阶跃信号。分为两步：一方面仿真输入给定理论翻滚角与俯仰角；另一方面在四旋翼无人机上安装角度测....

本文编号：3936100