基于在线辨识的柔性关节协作机器人惯量前馈控制仿真研究

发布时间：2024-04-18 00:45

　　本文以实验室研制的具有柔性关节的轻型模块化协作机器人为研究对象,为了解决机器人由于末端集中安置三个关节模块而导致机器人在高速运行状态下惯性效应凸显的问题,本文对机器人的前馈控制理论进行了深入研究。区别于常见的力矩前馈控制,本文将双刚体弹簧系统模型和在线辨识算法与动力学模型前馈结合起来,提出了一种实时性更好,操作性更强的前馈控制策略,提高了协作机器人在高速运行状态下的跟踪精度,加快了响应速度,提升了机器人控制系统的动态特性,同时减小了机器人在高速状态下的稳态误差。根据“不锐”系列六自由度协作机器人的结构特点与控制要求,将两刚体弹簧系统模型和惯量在线辨识算法融入到前馈控制理论中,设计出一种新型的动力学模型前馈控制系统。将机器人柔性关节等效为两刚体弹簧系统,建立两刚体弹簧系统框图模型并推导其传递函数。根据协作机器人结构模型采用改进后的D-H参数法建立连杆坐标系求解机器人运动学模型和雅克比矩阵,根据拉格朗日动力学公式建立机器人的动力学模型,利用Solidworks+Adams+Matlab联合仿真方法对动力学模型进行验证,证明了所建动力学模型的正确性。将两刚体弹簧系统模型的传递函数通过Z变换转...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-6连杆参数

第二章协作机器人惯量前馈复合控制系统设计102.3协作机器人动力学方程建模与仿真验证2.3.1D-H参数法运动学建模本实验室研制的轻型模块化协作机器人如图2-5所示，该机器人是由6个模块化旋转关节构成的具有6个空间自由度的串联机器人。关节1关节3关节2关节4关节5关节6图2-5机....

图2-9腰关节连杆惯性参数测量Figure2-9Measurementofinertiaparametersofbarjointlinkage

第二章协作机器人惯量前馈复合控制系统设计

图2-10动力学模型仿真验证

第二章协作机器人惯量前馈复合控制系统设计161232sin()52+sin()2352sin()35qtqtqt(2-18)其中，1q，2q，3q分别为关节1，2，3的角位移，单位为rad.后三个关节转速设为0，机器人从初始零位开始运动，利用Matlab和Adams联合仿真验证。....

图2-11模块化关节内部结构

第二章协作机器人惯量前馈复合控制系统设计17源于齿轮、轴承、弹性地基以及连杆的弯曲与扭转[39-40]。本实验室研制的协作机器人各个关节采用中空模块化设计[41-42]，关节内采用电机加谐波减速器的组合，电机与减速器之间采用带轮传动，中空的设计减轻了各关节模块的质量，采用谐波减速....

本文编号：3957166