基于自适应终端滑模的模块化机械臂分散轨迹跟踪控制方法研究
发布时间：2021-08-18 19:10
由于模块化机械臂具有低成本、高灵活性等特点,并且还可以对环境以及操作任务具有更大的实用性。因此,模块化机械臂在近年来得到了广泛的发展,其常常被用于深空探测、智能制造、高危任务以及医疗等行业。模块化机械臂通常由电源、控制系统以及各种相关的传感器模块组成。这些子系统模块是由具有相同接口的、标准化的机械模块及电气部件构成在一起,可以依据不同任务的需要来进行自由组合。按照模块化思想的设计,其不仅便于安装及日常维护,而且也极大提高了系统稳定性,使得其结构更加紧凑。因此,深入研究模块化机械臂具有深远的理论意义。本文主要研究内容如下:1.选题意义的思考和选题背景的探究。从国内和国外对模块化机械臂的研究,分析了模块化机械臂的现状及发展,并且简单的解释了目前研究存在的问题以及分散控制、滑模控制、自适应神经网络的优势,确定了本文的研究目标。2.基于力矩传感器的模块化机械臂动力学建模。在以往对传统机械臂动力学模型分析的基础上,结合模块化理念并考虑系统的不确定性,构建了基于力矩传感器的模块化机械臂系统的动力学模型。根据模块化机械臂的动力学模型,分别建立了系统的状态空间表达形式,以及机械臂系统发生执行器故障时,...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
模块化机器人
第1章绪论2型就已经被确定，也不会再有任何改变，这便给固定构型的机械臂带来了物理上永远无法逾越的限制。一旦因为环境改变，或者是不满足所需任务要求时，其无法改变自身的结构来适应新的工作环境及任务，它便缺乏了适用性，导致后续工作无法进行。在工业制造中，当我们为了完成任务而给机械臂增添关节时，传统构型的机械臂便无法满足这种需求，而且难以进行操作，如若强制增添，便会降低机械臂的稳定性，造成产品质量及生产效率的降低是在所难免的。图1-1现代工业机械臂因此，对于传统固定构型的机械臂在工业生产中产生的不便，会为企业带来困扰。为了解决上述问题，研究人员根据模块化的概念设计了一些模块化机器人，如图1-2所示。模块化机器人由集成了电源、控制器、以及相关部件的传感器，其标准化的机械机制以及电气相关的设备，可以按照我们要完成任务的要求来重新配置，增添或减图1-2模块化机器人
第1章绪论4之后，由于模块化机械臂系统所展现出的传统机械臂所不具备的优势，针对模块化机械臂的设计及研发就受到了各国的大力发展。东芝模块化机器人系统[19]在模块化机械臂这一研究领域具有非常大的象征性和代表性。东芝公司根据模块化思想，并且参考许多科研人员的研究，开发设计了机械臂系统，控制器、关节以及连杆装配在一起共同组建了模块化机械臂，它可以依据用户所需要的任务要求，对连杆和关节模块进行相应的调整，直到重新配置成为最适合完成任务的形态构形。许多科研机构及企业都使用德国Amtec公司独立自主开发的模块化机械臂应用于装配、生产领域[20,21]。雄克SCHUNK公司（德国）在AmtecRobotics公司现有的机械臂的研究成果的基础上，继续深入进行科学研究，最终研发并设计推出了新型一代机械臂模块单元。到目前为止，德国雄克SCHUNK公司已经有了LWA系列的成形产品。LWA系列的机械模块通过驱动、控制器、制动器、相关传感器、减速器以及电机组成在一起的具有完整功能的模块，同时实现了机械结构和图1-3LWA4D模型图1-4LWA4P模型电子器件的模块化。在2007年，雄克公司开发出了LWA4D型模块化机械臂，其知名度已经被世界制造业所公认并采用，外形如图1-3所示。早在2010年时，德国雄克公司根据LWA4D型模块化机械臂，并且在其基础上又进行了深入研究，设计研发了LWA4P型模块化机械臂，设备如图1-4所示。此外，德国宇航中心（DLR）为了能够研发出可以像人类手臂一样灵活的机械臂，便一直潜心投入在模块化的设计及轻型系统的研制上，并且针对机械臂系统的控制技术也进行了相关的研究，并在一定程度上进行了分析验证[22,23]。近些年，诸多国外的专家学者展开了模块化可重构机器人的研究工作。Choi等[24]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Neural Network-Based Adaptive Motion Control for a Mobile Robot with Unknown Longitudinal Slipping[J]. Gang Wang,Xiaoping Liu,Yunlong Zhao,Song Han. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2019(04)
[2]模块化移动机械手臂设计[J]. 杨草原,张超. 机械研究与应用. 2019(03)
[3]基于信号重构的可重构机械臂主动分散容错控制[J]. 赵博,李元春. 自动化学报. 2014(09)
[4]考虑多传感器故障的可重构机械臂主动取代分散容错控制[J]. 赵博,李元春. 控制与决策. 2014(02)
[5]基于故障在线估计的可重构机械臂分散容错控制[J]. 赵博,李成浩,李元春. 吉林大学学报(工学版). 2014(06)
[6]基于扩张状态观测器的机械臂分散自适应模糊控制[J]. 吴勇,杜艳丽,张炜. 东南大学学报(自然科学版). 2012(S1)
[7]可重构机械臂分散自适应迭代学习控制[J]. 李元春,朱路,董博,刘克平. 吉林大学学报(工学版). 2012(02)
[8]一种新的机器人分散完全自适应前馈反馈控制方法[J]. 赵东亚,邹涛. 机械设计. 2010(07)
[9]基于观测器的可重构机械臂分散自适应模糊控制[J]. 朱明超,李英,李元春,姜日花. 控制与决策. 2009(03)
[10]可重构机械臂分散自适应模糊滑模控制[J]. 朱明超,李元春. 吉林大学学报(工学版). 2009(01)
博士论文
[1]受环境约束的可重构机械臂系统鲁棒分散容错控制方法研究[D]. 周帆.长春工业大学 2018
硕士论文
[1]基于局部信息量测的谐波传动式模块化机器人分散控制方法研究[D]. 王树祥.长春工业大学 2019
[2]基于滑模的刚性机械臂有限时间轨迹跟踪控制研究[D]. 李小倩.东北大学 2013
本文编号：3350463
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
模块化机器人
第1章绪论2型就已经被确定，也不会再有任何改变，这便给固定构型的机械臂带来了物理上永远无法逾越的限制。一旦因为环境改变，或者是不满足所需任务要求时，其无法改变自身的结构来适应新的工作环境及任务，它便缺乏了适用性，导致后续工作无法进行。在工业制造中，当我们为了完成任务而给机械臂增添关节时，传统构型的机械臂便无法满足这种需求，而且难以进行操作，如若强制增添，便会降低机械臂的稳定性，造成产品质量及生产效率的降低是在所难免的。图1-1现代工业机械臂因此，对于传统固定构型的机械臂在工业生产中产生的不便，会为企业带来困扰。为了解决上述问题，研究人员根据模块化的概念设计了一些模块化机器人，如图1-2所示。模块化机器人由集成了电源、控制器、以及相关部件的传感器，其标准化的机械机制以及电气相关的设备，可以按照我们要完成任务的要求来重新配置，增添或减图1-2模块化机器人
第1章绪论4之后，由于模块化机械臂系统所展现出的传统机械臂所不具备的优势，针对模块化机械臂的设计及研发就受到了各国的大力发展。东芝模块化机器人系统[19]在模块化机械臂这一研究领域具有非常大的象征性和代表性。东芝公司根据模块化思想，并且参考许多科研人员的研究，开发设计了机械臂系统，控制器、关节以及连杆装配在一起共同组建了模块化机械臂，它可以依据用户所需要的任务要求，对连杆和关节模块进行相应的调整，直到重新配置成为最适合完成任务的形态构形。许多科研机构及企业都使用德国Amtec公司独立自主开发的模块化机械臂应用于装配、生产领域[20,21]。雄克SCHUNK公司（德国）在AmtecRobotics公司现有的机械臂的研究成果的基础上，继续深入进行科学研究，最终研发并设计推出了新型一代机械臂模块单元。到目前为止，德国雄克SCHUNK公司已经有了LWA系列的成形产品。LWA系列的机械模块通过驱动、控制器、制动器、相关传感器、减速器以及电机组成在一起的具有完整功能的模块，同时实现了机械结构和图1-3LWA4D模型图1-4LWA4P模型电子器件的模块化。在2007年，雄克公司开发出了LWA4D型模块化机械臂，其知名度已经被世界制造业所公认并采用，外形如图1-3所示。早在2010年时，德国雄克公司根据LWA4D型模块化机械臂，并且在其基础上又进行了深入研究，设计研发了LWA4P型模块化机械臂，设备如图1-4所示。此外，德国宇航中心（DLR）为了能够研发出可以像人类手臂一样灵活的机械臂，便一直潜心投入在模块化的设计及轻型系统的研制上，并且针对机械臂系统的控制技术也进行了相关的研究，并在一定程度上进行了分析验证[22,23]。近些年，诸多国外的专家学者展开了模块化可重构机器人的研究工作。Choi等[24]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Neural Network-Based Adaptive Motion Control for a Mobile Robot with Unknown Longitudinal Slipping[J]. Gang Wang,Xiaoping Liu,Yunlong Zhao,Song Han. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2019(04)
[2]模块化移动机械手臂设计[J]. 杨草原,张超. 机械研究与应用. 2019(03)
[3]基于信号重构的可重构机械臂主动分散容错控制[J]. 赵博,李元春. 自动化学报. 2014(09)
[4]考虑多传感器故障的可重构机械臂主动取代分散容错控制[J]. 赵博,李元春. 控制与决策. 2014(02)
[5]基于故障在线估计的可重构机械臂分散容错控制[J]. 赵博,李成浩,李元春. 吉林大学学报(工学版). 2014(06)
[6]基于扩张状态观测器的机械臂分散自适应模糊控制[J]. 吴勇,杜艳丽,张炜. 东南大学学报(自然科学版). 2012(S1)
[7]可重构机械臂分散自适应迭代学习控制[J]. 李元春,朱路,董博,刘克平. 吉林大学学报(工学版). 2012(02)
[8]一种新的机器人分散完全自适应前馈反馈控制方法[J]. 赵东亚,邹涛. 机械设计. 2010(07)
[9]基于观测器的可重构机械臂分散自适应模糊控制[J]. 朱明超,李英,李元春,姜日花. 控制与决策. 2009(03)
[10]可重构机械臂分散自适应模糊滑模控制[J]. 朱明超,李元春. 吉林大学学报(工学版). 2009(01)
博士论文
[1]受环境约束的可重构机械臂系统鲁棒分散容错控制方法研究[D]. 周帆.长春工业大学 2018
硕士论文
[1]基于局部信息量测的谐波传动式模块化机器人分散控制方法研究[D]. 王树祥.长春工业大学 2019
[2]基于滑模的刚性机械臂有限时间轨迹跟踪控制研究[D]. 李小倩.东北大学 2013
本文编号：3350463
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