履帶式移動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)建模及控制技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)器人的誕生和發(fā)展是人類(lèi)知識(shí)進(jìn)步的重大成果。隨著科學(xué)研究的不斷深入,機(jī)器人技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè),而且也在不斷向反恐、社會(huì)安全等領(lǐng)域拓展。
　　 機(jī)器人的廣泛應(yīng)用是由于它能在很大程度上模仿人的手臂完成各種需要的操作,從而大大降低了勞動(dòng)力的生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性。然而隨著對(duì)機(jī)器人工作空間要求的不斷提高,固定基座的機(jī)械臂已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足人們的需求,而移動(dòng)機(jī)械手的產(chǎn)生有效的解決了這一問(wèn)題。起初很多學(xué)者在研究移動(dòng)機(jī)械手時(shí)常常將機(jī)械手

2、和移動(dòng)小車(chē)分開(kāi)來(lái)進(jìn)行研究,使得合理性大大降低,因而保留移動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)的整體性作為研究對(duì)象是一種發(fā)展趨勢(shì)。
　　 本文是在天津市應(yīng)用基礎(chǔ)及前沿技術(shù)研究計(jì)劃——“移動(dòng)機(jī)械手動(dòng)力學(xué)建模及其非線(xiàn)性解耦控制研究”(10JCZDJC22900)項(xiàng)目的支持下,引入了一臺(tái)獵豹系列LeoBot—Edu—Sarm履帶式移動(dòng)機(jī)械手作為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及協(xié)調(diào)控制等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　 在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析上,根據(jù)移動(dòng)機(jī)械手的

3、結(jié)構(gòu)特征對(duì)機(jī)械手的正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了分析,建立移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,最后通過(guò)簡(jiǎn)化條件建立了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。
　　 在動(dòng)力學(xué)分析上,基于牛頓-歐拉遞歸方程法建立了機(jī)械手和移動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型,最后通過(guò)分析移動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)力學(xué)特性,建立統(tǒng)一動(dòng)力學(xué)模型。
　　 在協(xié)調(diào)控制方面,通過(guò)設(shè)定移動(dòng)機(jī)械手的操作方式采用分別控制的思想,首先對(duì)移動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型采用反演控制算法進(jìn)行軌跡跟蹤控制,然后對(duì)機(jī)械手的動(dòng)力學(xué)建模利用滑膜變結(jié)構(gòu)控制