機器人多指手的力規(guī)劃及其同步協(xié)調(diào)控制.pdf

1、裝備有多指手的機器人系統(tǒng)在復雜操作任務領(lǐng)域擁有巨大潛力,研究多指手的控制對提升整個機器人系統(tǒng)的性能具有重大意義。本文結(jié)合國家自然科學基金項目“機器人多指手實時力優(yōu)化和自主操作控制的研究”(課題號:60675045),在 HIT/DLR靈巧手及其控制平臺上,以提高多指手的操作精度為目標,研究了多指手的交叉耦合位置控制、阻抗力跟蹤控制及抓取力優(yōu)化算法。
　　多指手的精細操作多通過手指指尖完成。由于手指本質(zhì)上相當于串聯(lián)機器人,其末端即指

2、尖的運動軌跡是各關(guān)節(jié)運動的耦合,因此指尖的運動精度與各關(guān)節(jié)相關(guān),而傳統(tǒng)的控制方法忽略了關(guān)節(jié)之間的聯(lián)系。本文探討了不同形式的交叉耦合誤差對手指控制的影響,選擇將比例形式的關(guān)節(jié)間同步誤差直接耦合引入到手指的控制量。認為單純的耦合誤差引入將影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性,設(shè)計了含耦合補償?shù)能壽E跟蹤控制器,進行了穩(wěn)定性證明。對設(shè)計的控制器進行了實驗驗證并分析了耦合參數(shù)對指尖位置精度、關(guān)節(jié)間同步誤差的影響。
　　多指手在抓取操作過程中需要對操作對象進行力

3、的作用,而自由空間到約束空間的過渡中可能發(fā)生沖擊。針對這一問題,本文研究了手指的笛卡爾空間阻抗力控制,通過將笛卡爾阻抗轉(zhuǎn)換為等效的關(guān)節(jié)阻抗進而在關(guān)節(jié)空間實現(xiàn)笛卡爾阻抗。為實現(xiàn)操作力的精確控制,在引入?yún)⒖剂Φ幕A(chǔ)上,本文設(shè)計了以交叉耦合位置控制器為內(nèi)環(huán)的間接自適應阻抗力跟蹤控制器。對設(shè)計的控制器進行了實驗驗證并分析了不同內(nèi)環(huán)位置控制器的影響。
　　精細操作要求多指手的抓取力不能過大,而且要求抓取力能夠平衡外力并滿足摩擦錐約束。因此對