基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的靈巧手交叉耦合控制研究.pdf

1、作為機(jī)器人系統(tǒng)中最重要的末端執(zhí)行器，靈巧手一直以來都是機(jī)器人領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，對多指靈巧手控制的研究在提高整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的性能方面具有重要的意義。本文結(jié)合國家科技部(863計(jì)劃)項(xiàng)目“新一代五指仿人靈巧手及其協(xié)調(diào)控制的研究”，在HIT/DLR II靈巧手及其實(shí)時(shí)控制平臺上，以提高手指的位置跟蹤精度為目標(biāo)，將交叉耦合控制方法應(yīng)用于手指關(guān)節(jié)控制，并基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究耦合控制參數(shù)的自整定方法。
　　手指基關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)電機(jī)共同耦合驅(qū)動(dòng)，由

2、于電氣及機(jī)械加工上存在不同,無法保證兩電機(jī)運(yùn)動(dòng)的同步性。PID控制等常用的串聯(lián)機(jī)器人位置控制方法，其控制目標(biāo)針對的是獨(dú)立驅(qū)動(dòng)器的位置誤差，未考慮多驅(qū)動(dòng)器耦合運(yùn)動(dòng)時(shí)的同步誤差。因此上述位置控制方法并不完全適用于手指基關(guān)節(jié)，會對手指的位置跟蹤精度及操作性能造成影響，進(jìn)而影響靈巧手的抓取性能。本文在對靈巧手的硬件及通信系統(tǒng)進(jìn)行研究后，重點(diǎn)對由于基關(guān)節(jié)兩電機(jī)不同步而造成的耦合誤差進(jìn)行分析。通過將耦合誤差引入控制量中進(jìn)行補(bǔ)償，設(shè)計(jì)基關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)空間的

3、交叉耦合控制器，以提高手指的軌跡跟蹤精度；此外構(gòu)建手指的仿真系統(tǒng)并對算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　交叉耦合控制器中控制參數(shù)較多，對于時(shí)變及非線性系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)整。針對上述問題，本文在構(gòu)建的仿真系統(tǒng)中研究各耦合控制參數(shù)對控制性能的影響；而后利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的非線性映射及自學(xué)習(xí)能力，根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反向傳播算法調(diào)節(jié)耦合控制參數(shù)；通過引入同步誤差的二次型，對BP算法的性能指標(biāo)函數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使同步誤差快速收斂。仿真實(shí)驗(yàn)表明,通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)