移動機械臂的運動學(xué)分析及子系統(tǒng)的控制研究.pdf

1、移動機械臂系統(tǒng)的移動平臺和機械臂兩個子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運動是移動機械臂優(yōu)于移動機器人和傳統(tǒng)機械臂的根本所在，這使該系統(tǒng)具有更加明顯的實用價值；而有的平臺受到非完整約束，使移動機械臂成為典型的非完整系統(tǒng)，而非完整系統(tǒng)的控制則一直是控制理論界的研究熱點。本文以機場服務(wù)機器人為研究背景，對移動平臺和機械臂之間的耦合進行了解耦，同時對機械臂的軌跡跟蹤和具有非完整約束移動平臺的點鎮(zhèn)定控制進行了研究。 首先，重建了移動機械臂的運動學(xué)和動力學(xué)模型。

2、用D-H法建立了兩自由度機械臂的運動學(xué)模型；在分析完整約束與非完整約束的基礎(chǔ)上，重建了移動平臺的運動學(xué)模型；進而重建了移動機械臂系統(tǒng)的運動學(xué)模型；采用Lagrange力學(xué)法重建了移動機械臂系統(tǒng)的動力學(xué)模型。 其次，設(shè)計了基于模糊控制理論的機械臂系統(tǒng)軌跡跟蹤控制器。將模糊控制方法與增量式PID控制方法在機械臂軌跡跟蹤的控制效果進行了對比，結(jié)果表明所設(shè)計的模糊控制系統(tǒng)能夠很好地克服機械臂系統(tǒng)中存在的非線性、不確定性和強耦合等因素的影

3、響。 然后，針對具有約束的非完整移動平臺，利用其運動學(xué)模型設(shè)計了基于貝塞爾幾何規(guī)劃法的點鎮(zhèn)定控制器。由于該系統(tǒng)存在約束，所以使用最優(yōu)優(yōu)化方法中的懲罰函數(shù)法使約束系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為無約束系統(tǒng)，再利用無約束優(yōu)化方法中的Powell方法對運動軌跡的曲率進行了優(yōu)化，保證了移動平臺的平滑運動。 最后，利用最小二乘支持向量機模型簡單、具有良好的泛化能力和求解速度快等優(yōu)點對移動機械臂系統(tǒng)中的機械臂和移動平臺的運動學(xué)耦合進行了解耦。但是最小二乘