水下機(jī)械手阻抗控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著海洋開發(fā)進(jìn)程的加快，對水下作業(yè)裝備的需求日益增加，海底探測、打撈、管線檢測與修復(fù)等復(fù)雜任務(wù)對水下機(jī)械手的性能提出了越來越高的要求，水下機(jī)械手控制技術(shù)的研究對提高作業(yè)能力及水下機(jī)器人的智能化水平具有重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。 水下機(jī)器人搭載的作業(yè)機(jī)械手，受海洋環(huán)境及其與艇體之間耦合的影響，其控制技術(shù)與陸上機(jī)械手相比有很大不同，包括位置控制、力控制在內(nèi)的控制技術(shù)是水下機(jī)械手自主完成作業(yè)任務(wù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。 為優(yōu)化水下機(jī)

2、械手的作業(yè)能力，對機(jī)械手結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，建立了水下機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，分析了作業(yè)空間，建立了水下機(jī)器人—機(jī)械手系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，研究了該系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解問題。 分析了水下機(jī)械手在環(huán)境約束條件下的動(dòng)力學(xué)特性，針對水下環(huán)境，分析了海流、水阻力、附加質(zhì)量力對系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的影響。建立了基于阻抗控制的水下機(jī)械手力控制系統(tǒng)，通過位置內(nèi)環(huán)和力外環(huán)的雙閉環(huán)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)阻抗，分析了目標(biāo)阻抗參數(shù)對力控制性能的影響，總結(jié)出阻抗參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律。 阻抗

3、控制是通過調(diào)節(jié)參考位置間接地實(shí)現(xiàn)力控制，參考位置的設(shè)定與目標(biāo)位置與剛度有關(guān)，水下機(jī)械手工作環(huán)境的不確定性將給參考位置設(shè)定帶來困難，本文探討了估計(jì)單一特定環(huán)境位置與剛度的方法，以確定控制器的參考位置，提出了一種未知環(huán)境下參考位置的估計(jì)方法，基于力與位置反饋信息對環(huán)境位置進(jìn)行在線估計(jì)，進(jìn)而給定參考位置，規(guī)劃水下機(jī)械手下一步動(dòng)作，使水下機(jī)械手跟隨目標(biāo)物并與其表面保持期望接觸力，通過力跟蹤仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的有效性。 以水下機(jī)械手為