基于末端力傳感器的受約束可重構(gòu)機(jī)械臂力控制研究.pdf

1、可重構(gòu)機(jī)械臂因其模塊化的特點(diǎn)，能夠很方便地被裝配成不同的構(gòu)形以適應(yīng)不同環(huán)境下任務(wù)的需求，具有魯棒性強(qiáng)、容錯(cuò)性好、靈活性強(qiáng)、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來其應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛。對(duì)于可重構(gòu)機(jī)械臂而言，現(xiàn)有的研究大多是針對(duì)無外界環(huán)境或任務(wù)約束的自由空間開展的，機(jī)械臂在執(zhí)行任務(wù)過程中不與外界環(huán)境之間發(fā)生接觸或產(chǎn)生力的作用。然而，隨著人們對(duì)機(jī)械臂靈活性、智能化的需求越來越高，越來越多的場合需要機(jī)械臂去執(zhí)行一些在約束環(huán)境下的復(fù)雜、精細(xì)操作。在這種情況下，通

2、常要求在對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行軌跡跟蹤控制的同時(shí)需要控制機(jī)械臂與環(huán)境之間的接觸力。因此，研究約束環(huán)境下的可重構(gòu)機(jī)械臂的力位置協(xié)同控制策略成為可重構(gòu)機(jī)械臂研究工作的必由之路。
　　本文首先基于指數(shù)積公式分析了可重構(gòu)機(jī)械臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)，然后利用數(shù)值方法分析了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的求解過程，建立了可重構(gòu)機(jī)械臂從關(guān)節(jié)空間到操作空間（或稱之為任務(wù)空間）之間的變換關(guān)系;結(jié)合旋量理論利用牛頓-歐拉方程建立了可重構(gòu)機(jī)械臂在自由空間的動(dòng)力學(xué)模型，利用雅克比矩陣分析了機(jī)械臂

3、末端接觸力與各關(guān)節(jié)力/力矩之間的映射關(guān)系，在此基礎(chǔ)上建立了約束空間下可重構(gòu)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型。其次，針對(duì)受約束機(jī)械臂其運(yùn)動(dòng)任務(wù)一般都是在操作空間定義而以往對(duì)機(jī)械臂的軌跡控制是在關(guān)節(jié)空間實(shí)現(xiàn)的這一問題，研究了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償?shù)氖芗s束可重構(gòu)機(jī)械臂魯棒軌跡跟蹤控制方法。然后，針對(duì)末端裝有力傳感器的可重構(gòu)機(jī)械臂，在末端接觸力信息可測(cè)的情況下，根據(jù)機(jī)械臂和環(huán)境約束之間的關(guān)系，在降階模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)力/位置混合控制方法，以