柔性冗余度機器人中的混沌研究.pdf

1、柔性冗余度機器人因具有奇異回避、障礙躲避、關(guān)節(jié)力矩最小化，且輕質(zhì)高速等優(yōu)點而逐漸得到智能機器人研究領(lǐng)域?qū)W者們的關(guān)注。然而，柔性冗余度機器人系統(tǒng)是一個高度耦合的非線性系統(tǒng)，包含著復(fù)雜豐富的運動動力特性。因此，很有必要深入研究其內(nèi)在運動規(guī)律，為改善這類機器人的工作性能提供重要的依據(jù)和方法。本論文首次較為系統(tǒng)地進行了將非線性動力學中的混沌理論應(yīng)用于柔性冗余度機器人系統(tǒng)運動特性研究的探索。主要研究工作如下。 首先，較為全面地介紹和討論了

2、混沌理論的基本內(nèi)容，包括混沌的識別、預(yù)測及控制的方法等，為柔性冗余度機器人系統(tǒng)混沌運動的研究奠定了基礎(chǔ)。 其次，建立了基于Jacobian矩陣的柔性冗余度機器人的運動學模型。 第三，研究了進行柔性冗余度機器人系統(tǒng)混沌識別的方法，如，相圖法和Poincare映射分析法。通過數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)了采用PD控制器并基于Jacobian矩陣的偽逆方法控制其末端重復(fù)跟蹤工作空間內(nèi)的一條封閉路徑時，一個平面3R和一個空間4R柔性冗余度機器

3、人的自運動均是混沌的。 第四，研究了柔性冗余度機器人系統(tǒng)的混沌預(yù)測。提出了柔性冗余度機器人基于Lyapunov指數(shù)進行混沌預(yù)測的具體實現(xiàn)方法，并運用該方法分析了一個平面3R柔性冗余度機器人結(jié)構(gòu)參數(shù)、初始位形對系統(tǒng)運動狀態(tài)的影響。 最后，研究了柔性冗余度機器人的混沌控制，并提出了柔性冗余度機器人混沌控制的延遲反饋控制方法及其具體實現(xiàn)方案。在該方法中，擾動權(quán)重因子和施加擾動的時間是控制的關(guān)鍵參數(shù)。對一個平面3R和一個空間4R