新型微小裝配機器人控制技術研究.pdf

1、微小型化機器人在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、通信、軍事、航空航天以及家庭服務等領域都具有廣闊的應用前景和重要的應用價值。微小型驅(qū)動器是微小型機器人的動力部件，是機器人技術中的一項關鍵技術。以形狀記憶合金（ShapeMemoryAlloy，SMA）為驅(qū)動元件的驅(qū)動器具有可恢復應力應變大、功率密度高、適應環(huán)境能力強、小型輕量、動作柔順平滑和易于控制等優(yōu)點，對于機器人的小型化、輕型化以及降低成本方面可以起到至關重要的作用。
　　機器人是一個高度非

2、線性、存在強耦合的多輸入多輸出非線性系統(tǒng)，而SMA材料本身的非線性遲滯特性又給SMA驅(qū)動器的精確位置控制帶來很大困難。因此，當SMA驅(qū)動器應用于機器人的整體運動驅(qū)動時，其控制技術相當復雜。本文主要研究用SMA驅(qū)動器驅(qū)動機器人的回轉(zhuǎn)和移動關節(jié)精確運動的控制問題。
　　首先，本文以SMA驅(qū)動微小型裝配機器人為研究對象，在機器人結(jié)構(gòu)設計的基礎上，建立機器人的笛卡爾坐標系，利用齊次變換理論和D-H矩陣參數(shù)表建立機器人運動學模型；利用Lag

3、range建模方法建立機器人的動力學模型；采用三次多項式插值的方法進行關節(jié)軌跡規(guī)劃，為機器人的運動控制奠定基礎；針對機器人關節(jié)間的耦合問題，設計了具有解藕功能的變結(jié)構(gòu)控制器。
　　其次，針對其典型的轉(zhuǎn)動關節(jié)和移動關節(jié)，分別給出SMA驅(qū)動器的數(shù)學模型；根據(jù)SMA驅(qū)動機器人的結(jié)構(gòu)特點，利用S函數(shù)建立SMA驅(qū)動器和機器人關節(jié)的統(tǒng)一數(shù)學模型；由于SMA具有較大的非線性遲滯行為，將模糊控制原理引入機器人控制器的設計當中，并結(jié)合PID控制方法