柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、自從上世紀(jì)60年代以來，機(jī)器人在各行各業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，尤其是機(jī)械、航天等領(lǐng)域。但傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人存在諸多弊端，具有一定的局限性，所以近年來，柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人受到了廣泛關(guān)注，成為研究的熱點(diǎn)之一。為了使柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人更好的完成指定的任務(wù)，對其機(jī)構(gòu)設(shè)計及控制方法都提出了更高的要求。本文以柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人為研究對象，重點(diǎn)研究了柔性關(guān)節(jié)的機(jī)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)以及嘗試運(yùn)用不同的控制方法完成柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的位置控制。
　　首先，本文簡化了柔

2、性關(guān)節(jié)機(jī)器人的物理模型，基于Lagrange方程得到柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的動力學(xué)模型。對其進(jìn)行動力學(xué)仿真分析，驗(yàn)證了動力學(xué)模型的有效性，為之后的控制策略的研究提供了重要的理論依據(jù)。
　　其次，根據(jù)課題要求設(shè)計了柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括機(jī)器人支架、柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動器、可調(diào)式摩擦阻尼器等，研制了柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人樣機(jī)。
　　再次，針對柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的高精度控制策略進(jìn)行了探究。采用不同的控制算法包括傳統(tǒng)的PID控制、學(xué)習(xí)控制及滑模變結(jié)構(gòu)控制等，

3、進(jìn)行了模型仿真并分析了系統(tǒng)的響應(yīng)特性，驗(yàn)證了控制策略對柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人控制的有效性，從而為之后的實(shí)驗(yàn)做好理論基礎(chǔ)。
　　然后，設(shè)計了柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括電氣設(shè)計，控制器硬件設(shè)計及其選型，軟件設(shè)計等，完成了控制系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試，使其能夠完成整個機(jī)器人的驅(qū)動、傳感、數(shù)據(jù)采集、控制功能。
　　最后，搭建了柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺，對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。系統(tǒng)阻尼參數(shù)辨識實(shí)驗(yàn)對系統(tǒng)的阻尼及其阻尼比進(jìn)行了測定，運(yùn)用可調(diào)式阻尼結(jié)構(gòu)