機械臂力-位置混合控制方法研究.pdf

1、機械臂是一種模擬人臂的機械裝置，是機器人最主要的執(zhí)行機構。二十世紀五十年代初問世以來，發(fā)展至今，已逐漸滲透到軍事、航天、醫(yī)療、日常生活及教育娛樂等各個領域。機械臂在執(zhí)行各種任務時，都會與外界環(huán)境相互接觸，此時為了讓機械臂達到最佳的作業(yè)效果，必須控制機械臂既能夠沿著期望的軌跡運動又能對與外界環(huán)境之間接觸力的大小進行有效地控制，即要對機械臂同時進行力和位置的控制。機械臂力/位置混合控制算法的研究，對擴大機器人應用領域和增加機器人在工作環(huán)境中

2、靈活性，有著重要的意義。本文基于機器人的控制理論，在現(xiàn)有的機械臂力/位置混合控制成果上，對相關控制算法做了進一步的研究，具體內容包括：
　　根據(jù)經典的R-C控制器可知，對機械臂末端力與位置的混合期望，可通過機器人動力學與運動學將其轉化為機械臂各個關節(jié)上的驅動力矩，并疊加到各個關節(jié)上，進而實現(xiàn)機械臂的力/位置混合控制。此時，在位置環(huán)的控制上，則退化為冗余機械臂的位置控制，因此引入偽逆/梯度投影法，實現(xiàn)力/位置混合控制中的位置環(huán)控制。

3、而力控制環(huán)，則根據(jù)傳統(tǒng)的機器人動力學來實現(xiàn)。
　　對機械臂末端與剛性環(huán)境碰撞接觸過程進行分析，針對沖擊震蕩過程中所產生一系列的脈沖力，設計沖擊振蕩抑制控制器以削弱沖擊振蕩階段的振動幅值，縮短沖擊振蕩持續(xù)時間，最終達到保護機械臂與環(huán)境的目的。
　　分別在Matlab/SimMechanic和ADAMS軟件中建立二自由度機械臂仿真模型，并在典型的機械臂工況中，對基于偽逆/梯度投影法的力/位置混合控制器和沖擊振蕩抑制控制器進行仿真