空間機(jī)械臂力柔順控制方法研究.pdf

1、七自由度空間機(jī)械臂原理樣機(jī)采用末端效應(yīng)器與地面適配器對(duì)接,在對(duì)接過程中需要在地面適配器的鋼絲繩牽引下做隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)。由于在對(duì)接過程中不可避免地會(huì)存在有一定的位姿偏差,導(dǎo)致與鋼絲繩之間的接觸力有可能會(huì)變得很大,這就要求我們通過安裝在末端效應(yīng)器上的六維力傳感器反饋來實(shí)現(xiàn)對(duì)接過程中接觸力的主動(dòng)柔順控制。本文采用基于位置內(nèi)環(huán)的自適應(yīng)阻抗控制方法對(duì)空間機(jī)械臂在對(duì)接過程中的力隨動(dòng)控制做了詳細(xì)的分析和研究。
　　首先,分析了空間機(jī)械臂的七自由度對(duì)稱

2、結(jié)構(gòu),并且用D-H法建立其關(guān)節(jié)坐標(biāo)并得出機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解,運(yùn)用固定關(guān)節(jié)角法固定第二關(guān)節(jié)并對(duì)其余六個(gè)自由度計(jì)算運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解,使用SimMechanics建立了機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型,為之后的力隨動(dòng)控制算法的仿真研究做好了準(zhǔn)備。
　　然后,基于空間機(jī)械臂末端六維力傳感器數(shù)據(jù)反饋提出了笛卡爾空間內(nèi)的阻抗控制方法,針對(duì)對(duì)接過程中的拉緊過程做了詳細(xì)的力位隨動(dòng)仿真分析。主要分析了阻抗控制器各個(gè)控制參數(shù)對(duì)對(duì)接過程中力位隨動(dòng)造成的影響,并利用遺傳算法

3、優(yōu)化選取了一組優(yōu)化參數(shù)。
　　其次,在傳統(tǒng)的阻抗控制器上加入可變參數(shù)的PID前饋,根據(jù)接觸力誤差的暫態(tài)方程,利用李雅普諾夫穩(wěn)定定理得到了PID參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整方法,使得接觸力誤差在拉緊過程中不斷減小,通過仿真對(duì)比證明了自適應(yīng)阻抗控制方法比傳統(tǒng)阻抗控制有更好的控制效果。
　　最后,通過在空間機(jī)械臂地面試驗(yàn)平臺(tái)上針對(duì)對(duì)接過程的力隨動(dòng)控制試驗(yàn),采用基于位置的阻抗控制方法在對(duì)接過程中進(jìn)行了接觸力控制和位置控制,分析對(duì)接過程的每個(gè)步驟