空間七自由度冗余機(jī)械臂動力學(xué)建模與控制研究.pdf

1、空間冗余構(gòu)型機(jī)械臂的動力學(xué)與控制存在著其特殊性。七自由機(jī)械臂的動力學(xué)算法一般計(jì)算量大，且其控制中存在“自運(yùn)動”問題。針對上述問題，本文主要研究內(nèi)容包括：基于鉸接體算法的空間機(jī)械臂正向動力學(xué)，冗余機(jī)械臂位置控制，基于增強(qiáng)混合阻抗控制的空間冗余機(jī)械臂力控制研究。
　　本文首先對空間機(jī)械臂動力學(xué)建模進(jìn)行綜述，確定了本文動力學(xué)建模研究的思路；其次，由機(jī)械臂控制的綜述確定了冗余機(jī)械臂控制的技術(shù)路線。
　　為了克服空間機(jī)械臂正向動力學(xué)算

2、法計(jì)算量大等缺點(diǎn)，本文研究了基于空間矢量描述的鉸接體算法建立的空間機(jī)械臂的動力學(xué)模型，為了檢驗(yàn)算法的正確性，本文在SimMechanics中建立空間機(jī)械臂的模型，二者仿真結(jié)果對比表明，該算法可以實(shí)時(shí)地計(jì)算空間機(jī)械臂運(yùn)動情況，且該算法計(jì)算量小、計(jì)算效率高。
　　為了有效的進(jìn)行冗余機(jī)械臂位置控制，本文采用基于運(yùn)動學(xué)的構(gòu)型控制策略，選擇臂角為構(gòu)型控制中的運(yùn)動學(xué)函數(shù)，以此參數(shù)化其“自運(yùn)動”。為了檢驗(yàn)算法的正確性，本文建立了空間七自由度機(jī)械

3、臂的數(shù)值仿真系統(tǒng)，仿真結(jié)果表明，基于該算法可以有效控制冗余機(jī)械臂的運(yùn)動。
　　為了克服自由飛行空間機(jī)器人傳統(tǒng)控制中能量消耗較多的缺點(diǎn)，本文反饋預(yù)估的機(jī)械臂對基座的擾動力至基座姿態(tài)控制系統(tǒng)中，進(jìn)而達(dá)到協(xié)調(diào)控制的目的。在協(xié)調(diào)控制數(shù)值仿真系統(tǒng)中仿真驗(yàn)證了協(xié)調(diào)控制可以有效的減小能量消耗。
　　為了克服基于傳統(tǒng)阻抗控制無法進(jìn)行精確的力控制，本文針對冗余機(jī)械臂采用結(jié)合構(gòu)型控制以及混合阻抗控制的增強(qiáng)混合阻抗控制。在該控制策略中，采用基于加