履帶式移動機械手系統(tǒng)建模及控制技術(shù)研究.pdf

1、機器人的誕生和發(fā)展是人類知識進步的重大成果。隨著科學(xué)研究的不斷深入,機器人技術(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、社會安全等領(lǐng)域拓展。
　　 機器人的廣泛應(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力的生產(chǎn)勞動強度和危險性。然而隨著對機器人工作空間要求的不斷提高,固定基座的機械臂已經(jīng)不能完全滿足人們的需求,而移動機械手的產(chǎn)生有效的解決了這一問題。起初很多學(xué)者在研究移動機械手時常常將機械手

2、和移動小車分開來進行研究,使得合理性大大降低,因而保留移動機械手系統(tǒng)的整體性作為研究對象是一種發(fā)展趨勢。
　　 本文是在天津市應(yīng)用基礎(chǔ)及前沿技術(shù)研究計劃——“移動機械手動力學(xué)建模及其非線性解耦控制研究”(10JCZDJC22900)項目的支持下,引入了一臺獵豹系列LeoBot—Edu—Sarm履帶式移動機械手作為研究對象,對其進行運動學(xué)、動力學(xué)及協(xié)調(diào)控制等相關(guān)問題進行了系統(tǒng)的研究。
　　 在運動學(xué)分析上,根據(jù)移動機械手的

3、結(jié)構(gòu)特征對機械手的正、逆運動學(xué)進行了分析,建立移動平臺的運動學(xué)模型,最后通過簡化條件建立了整個系統(tǒng)運動學(xué)模型。
　　 在動力學(xué)分析上,基于牛頓-歐拉遞歸方程法建立了機械手和移動平臺的動力學(xué)模型,最后通過分析移動機械手的動力學(xué)特性,建立統(tǒng)一動力學(xué)模型。
　　 在協(xié)調(diào)控制方面,通過設(shè)定移動機械手的操作方式采用分別控制的思想,首先對移動平臺的動力學(xué)模型采用反演控制算法進行軌跡跟蹤控制,然后對機械手的動力學(xué)建模利用滑膜變結(jié)構(gòu)控制