蛇形機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)建模與控制方法研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、蛇形機(jī)器人作為仿生機(jī)器人的一種,在災(zāi)害救援、地形勘察、微型手術(shù)、宇航探測等方面有著很重要的作用。要實(shí)現(xiàn)上述功能要求蛇形機(jī)器人具有三維運(yùn)動(dòng)能力并確保準(zhǔn)確性、高效性以及自適應(yīng)性。因此,對蛇形機(jī)器人進(jìn)行準(zhǔn)確的三維運(yùn)動(dòng)學(xué)與三維動(dòng)力學(xué)建模以及智能高效精確的控制是必要的。本文主要研究內(nèi)容如下:
  1、本文依據(jù)正交關(guān)節(jié)蛇形機(jī)器人的特點(diǎn),采用D-H法對蛇形機(jī)器人抽象出的連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析列式,而后根據(jù)空間中連桿的完整約束關(guān)系列出完整約束方程并對公

2、式進(jìn)行整合,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的建立。
  2、針對建立蛇形機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型時(shí)需分析所受外力的問題,首次提出了三維空間中的廣義摩擦力模型。該模型不僅實(shí)現(xiàn)了二維地面摩擦力與重力的統(tǒng)一表達(dá),而且還可以實(shí)時(shí)對每個(gè)關(guān)節(jié)所受外力情況進(jìn)行選擇,為搭建三維動(dòng)力學(xué)模型奠定了基礎(chǔ)。
  3、針對蛇形機(jī)器人的建模問題,構(gòu)造三維動(dòng)力學(xué)模型,利用牛頓-歐拉法結(jié)合力學(xué)原理,對蛇形機(jī)器人的受力與運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析和表達(dá),得到了三維動(dòng)力學(xué)模型,通過對動(dòng)力學(xué)方程

3、的解耦操作實(shí)現(xiàn)了可驅(qū)動(dòng)部分和不可驅(qū)動(dòng)部分的分離,最終將動(dòng)力學(xué)方程變換為仿射線性化形式。最后,利用ADAMS和MATLAB對蜿蜒步態(tài)以及側(cè)向蜿蜒步態(tài)進(jìn)行仿真模擬,驗(yàn)證了模型的有效性。
  4、本文基于確定學(xué)習(xí)方法,對蛇形機(jī)器人進(jìn)行軌跡跟蹤控制。不僅實(shí)現(xiàn)了蛇形機(jī)器人的精確軌跡跟蹤,提高了系統(tǒng)在不確定環(huán)境中的穩(wěn)定性,而且還學(xué)習(xí)到了蛇形機(jī)器人的未知?jiǎng)討B(tài),在進(jìn)行相似或相近任務(wù)時(shí),不需要重新學(xué)習(xí),只需利用之前學(xué)習(xí)到的知識(shí)進(jìn)行控制即可,極大的提

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