串聯(lián)式氣動(dòng)機(jī)械手建模及其控制的研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，給生產(chǎn)帶來很大方便和效益。涂膠機(jī)器人主要用在涂膠生產(chǎn)線上，由于膠水的易燃性，通常采用的液壓驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，需做好防爆設(shè)計(jì)，這勢必會(huì)增加生產(chǎn)成本，而且液壓系統(tǒng)油液的泄露很容易造成污染。而氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，具有防火、防爆等特點(diǎn)，而且成本低，結(jié)構(gòu)簡單，無污染，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。因此將氣動(dòng)伺服技術(shù)應(yīng)用于涂膠機(jī)器人具有重要意義。
　　本文采用機(jī)理建模的方法，建立了氣動(dòng)機(jī)械手各關(guān)

2、節(jié)控制系統(tǒng)的線性化數(shù)學(xué)模型，并對系統(tǒng)的一些基本特性進(jìn)行分析。然后在充分考慮了閥口流動(dòng)的非線性、氣缸兩腔的熱力學(xué)特性以及氣缸摩擦力特性的基礎(chǔ)上，建立了氣動(dòng)系統(tǒng)的非線性數(shù)學(xué)模型。
　　借助ADAMS軟件建立了氣動(dòng)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)模型，對機(jī)械手進(jìn)行了軌跡規(guī)劃，得到其在各種末端軌跡下關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角位移，并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析。采用狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置控制策略設(shè)計(jì)了控制器，結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)選取了極點(diǎn)，求取了狀態(tài)反饋系數(shù)。在Simulink中搭建了機(jī)械

3、手氣動(dòng)系統(tǒng)與控制器的仿真模型，通過MATLAB和ADAMS軟件的接口與運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行聯(lián)合，完成系統(tǒng)整體仿真模型的建立。對單關(guān)節(jié)和末端軌跡控制進(jìn)行聯(lián)合仿真。對不分段控制器和根據(jù)誤差大小分段的控制器進(jìn)行了對比研究，得出誤差分段控制器具有較好控制性能。
　　采用分段的狀態(tài)反饋控制器，對機(jī)械手單關(guān)節(jié)控制及末端軌跡控制進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。對單關(guān)節(jié)進(jìn)行方波響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明單關(guān)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度比較高，響應(yīng)較快。以汽車風(fēng)擋玻璃輪廓曲線為跟蹤目標(biāo)進(jìn)行末端