基于球型手腕的軌跡跟蹤控制與柔順控制研究.pdf

1、隨著現代工業(yè)的發(fā)展，機器人開始逐步替代人類完成生產與生活中的各項實踐活動。在航天、深海、核工業(yè)等領域中，作業(yè)環(huán)境具有危險性大、工作空間狹小等特征，不適合人類實地作業(yè)，因此需要高性能機器人代替人類。其中，機器人的腕部關節(jié)具有結構緊湊，重量輕，功重比大等特征，是極限工作環(huán)境中的重要部件。機器人手腕的功能是通過局部微小調整來改變機器人末端執(zhí)行器的姿態(tài)，腕部的性能將直接影響機器人的定位精度和靈活性。
　　本文提出一種高集成解耦球型手腕，上

2、、下半球偏置安裝，傳動鏈中采用內、外部雙萬向節(jié)傳遞運動，可以實現俯仰、側擺和自轉三個方向的自由度。對球型手腕作了運動學分析，建立了運動學數學模型，分析了手腕的運動解耦機理;得到雅克比矩陣，并利用雅克比矩陣分析了手腕運動空間的奇異位置。建立動力學數學模型，對進一步的運動控制打下基礎。
　　為實現手腕的運動控制，設計了圓弧插補方式與直線插補方式兩種軌跡規(guī)劃模式。針對球型手腕的軌跡跟蹤問題，設計了一種全局快速Terminal滑膜控制器，

3、由Lyapunov函數對此控制器的穩(wěn)定性做出了證明。對于控制系統中的不確定上界，采用RBF神經網絡算法進行評估，有效的縮短了控制算法的收斂時間，消除了控制中存在的“抖顫”問題。在MATLAB軟件中的Simulink環(huán)境下對軌跡跟蹤控制算法進行了仿真分析，驗證了算法的有效性。
　　針對球型手腕的柔順控制問題，設計一種基于摩擦力補償技術的柔順控制方法。建立手腕摩擦力模型作為前饋補償項，編寫遺傳算法辨識摩擦力模型中的各項參數。傳感器測量