助力機械手提升系統(tǒng)及微操作力控制研究.pdf

1、助力機械手提升系統(tǒng)是人機合作機器人的一個重要組成部分，如何有效地提高機械手的提升控制性能始終是研究學(xué)者關(guān)注的一個重要內(nèi)容。本文分析了人機合作機器的發(fā)展現(xiàn)狀和提升系統(tǒng)微操作力控制的研究現(xiàn)狀，設(shè)計了一種新型的末端操作器，并對提升系統(tǒng)微操作力控制進行了研究。 本論文分析了基于力傳感器和位移傳感器來檢測微操作力的方法后，提出了一種基于直線滑動式電位計檢測微操作力的新方法。分析了末端操作器的工作原理，基于Matlab/SimMechani

2、cs對末端操作器進行了參數(shù)優(yōu)化，研制了一種新型的末端操作器。根據(jù)把末端操作器檢測的微操作力信號轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的速度指令和位移增量指令，提出了適應(yīng)提升系統(tǒng)微操作力控制的速度控制策略和位移增量控制策略。建立了助力機械手提升系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分別對速度和位移增量兩種控制策略進行了仿真分析。 助力機械手提升控制系統(tǒng)采用兩級控制結(jié)構(gòu)，上位機和下位機均以ATmega16L為控制核心構(gòu)成微控制系統(tǒng)。下位機負責(zé)采集末端操作器信號，上位機接收下位機信息

3、，完成控制策略算法，實現(xiàn)負載順應(yīng)人的操作而升降運動控制。 基于dSPACE實驗平臺，應(yīng)用ControlDesk虛擬平臺對提升伺服電動機的控制參數(shù)進行了在線優(yōu)化，并建立了提升系統(tǒng)微操作力控制實驗?zāi)Ｐ停⒎謩e對速度和位移增量兩種控制策略進行了實驗研究。實驗結(jié)果表明：兩種控制策略均具有較好的平穩(wěn)性和快速性，操作者施加較小的操作力，提升系統(tǒng)就能順應(yīng)人的操作升降負載，能夠滿足操作者提升操作的柔順行要求，適合于提升系統(tǒng)的微操作力提升控制。