自抗擾控制器參數(shù)整定方法研究及其在螺栓裝配機械手中的應用.pdf

1、近年來，隨著人類對工業(yè)自動化需求的增加，“機器換人”已成為趨勢，使得工業(yè)機器人研究受到了空前的關注。鑒于螺栓裝配與拆卸作業(yè)是制造業(yè)中重復性高、勞動強度大的一項工作，因此有必要設計實現(xiàn)螺栓自動裝配的工業(yè)機器人。針對這一問題，本文設計了一種螺栓裝配機械手并給出了其實現(xiàn)螺栓自動拆裝的自抗擾控制器。
　　本研究主要內容包括：⑴針對自抗擾控制器諸多參數(shù)的整定問題，提出了一種基于調節(jié)時間和觀測時間的參數(shù)整定新方法。一方面，通過建立調節(jié)時間與控

2、制器帶寬之間的關系，給出了基于調節(jié)時間整定非線性控制器參數(shù)k p和kd的方法；另一方面，利用所定義的觀測時間的概念，提出了一種新的擴張狀態(tài)觀測器(ESO)參數(shù)整定策略，優(yōu)化了現(xiàn)有基于觀測器帶寬的整定方法，實現(xiàn)了自抗擾控制器中諸多參數(shù)的快速整定。⑵針對螺栓的自動化裝配問題，設計了一種實現(xiàn)螺栓自動裝配功能的機械手。該機械手具有8個自由度，其中主體結構由位置調整和姿態(tài)調整兩大部分共5個自由度組成，前3個關節(jié)自由度負責末端執(zhí)行器的位置調整，后2

3、個關節(jié)自由度負責末端執(zhí)行器的姿態(tài)調整；螺栓裝配手部由手部支架、上手爪套管扳手以及下手爪活口扳手共3個自由度組成，通過上手爪套管扳手實現(xiàn)螺栓的裝配，利用下手爪活口扳手實現(xiàn)螺母的夾緊和裝配，所有部件均通過電磁鐵的通斷電實現(xiàn)抓取和更換。所提手部設計方法解決了螺栓中螺柱、螺母以及墊片的自動抓取和裝配問題。⑶完成了所設計機械手的運動學與動力學建模。在機械手D-H連桿坐標系中，首先，根據(jù)所設計的連桿參數(shù)，建立了運動學模型，并利用逆運動學解出了各關節(jié)