機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩力控制系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、該文以國(guó)家八六三計(jì)劃智能機(jī)器人主題項(xiàng)目——"精密I號(hào)"機(jī)器人為研究對(duì)象,在其開(kāi)放式平臺(tái)的基礎(chǔ)上建立關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩力控制平臺(tái),同時(shí)進(jìn)行力控制相關(guān)幾個(gè)方面的研究.主要內(nèi)容及成果包括:一、建立開(kāi)放式機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩力控制平臺(tái)并對(duì)其實(shí)時(shí)性進(jìn)行研究.我們介紹了機(jī)器人開(kāi)放式控制器的概念,并對(duì)其發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景進(jìn)行研究.二、分析機(jī)器人直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)原理并建立基于電流傳感的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩反饋控制系統(tǒng),該文中,我們?cè)敿?xì)地分析了直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理,進(jìn)行了包括

2、功率驅(qū)動(dòng)器和關(guān)節(jié)電機(jī)在內(nèi)的關(guān)節(jié)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩總體建模和干擾因素分析.三、首次建立了綜合考慮機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、摩擦等影響因素在內(nèi)的機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩力控制系統(tǒng)完整動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)綜合這些因素的機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的建模,在建模的基礎(chǔ)上,我們還對(duì)模型的穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行分析,為后面的機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩力控制提供基礎(chǔ).四、提出一種自適應(yīng)終端滑模變結(jié)構(gòu)控制算法并將它應(yīng)用到機(jī)器人位置控制系統(tǒng)中.提出了一種自適應(yīng)終端滑模變結(jié)構(gòu)控制算法,在分析其魯棒的基礎(chǔ)上,

3、我們結(jié)合"精密I號(hào)"機(jī)器人的前兩個(gè)關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行仿真,驗(yàn)證其控制性能,證明算法的可行性.五、對(duì)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行處理,得到一種新的力/位混合控制系統(tǒng)模型,結(jié)合該模型,我們分別進(jìn)行關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩力控制和位置控制.為此,我們對(duì)建立起來(lái)的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行正交分解,并在此基礎(chǔ)上,分別進(jìn)行關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩位置控制和力控制:我們將前面提出的自適應(yīng)終端滑模變結(jié)構(gòu)控制算法應(yīng)用到位置控制過(guò)程;由于關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)在電機(jī)側(cè),因此,我們采用計(jì)算力矩法實(shí)現(xiàn)力控制.最后,我們