SCARA機器人動力學(xué)分析及魯棒性控制研究.pdf

1、本文以SCARA工業(yè)機器人為研究對象,建立機器人運動學(xué)方程并求解雅可比矩陣,得出奇異位置。運用參數(shù)辨識方法得到精確的動力學(xué)模型并設(shè)計機器人魯棒性控制器,主要研究內(nèi)容如下:
　　首先介紹了SCARA機器人的形式和應(yīng)用場合,運用修改后的D-H方法建立機器人運動學(xué)模型,通過MATLAB中機器人工具箱觀察機器人運動情況,驗證運動方程建立正確性。使用解析法求解機器人運動學(xué)逆解。在多組逆解中選擇了最優(yōu)解。計算SCARA機器人雅可比矩陣,得出機

2、器人在運動過程中出現(xiàn)的奇異位置。
　　然后采用拉格朗日法建立SCARA機器人動力學(xué)方程,為了在參數(shù)辨識中簡化計算,將機器人簡化為水平兩桿,通過在ADAMS中比較力矩大小驗證簡化的可行性。將動力學(xué)方程轉(zhuǎn)化成線性形式,得出觀測矩陣和待辨識參數(shù)的組合。運用遺傳優(yōu)化方法設(shè)計激勵軌跡,用最小二乘法計算辨識參數(shù)的估計值。在仿真試驗中建立MATLAB和ADAMS的聯(lián)合仿真,得出參數(shù)辨識動力學(xué)模型。在相同運動軌跡中比較各關(guān)節(jié)受到的力矩,驗證通過辨

3、識參數(shù)得到的動力學(xué)模型的精確性。結(jié)果表明經(jīng)過辨識獲得的參數(shù)與實際理論參數(shù)很接近,這證實了得到的動力學(xué)方程結(jié)果的正確性。
　　最后考慮SCARA機器人在實際工作過程中可能受到的外界干擾不確定性設(shè)計魯棒控制器。本文提出了控制器的目的和檢測標準,基于動力學(xué)補償?shù)那疤嵯?引入以軌跡誤差為變量的輔助信號,利用輔助信號設(shè)計控制器,并在理論上證明了輔助信號和控制器是穩(wěn)定的。在聯(lián)合仿真中分別觀察和比較在沒有干擾誤差和存在干擾誤差兩種情況下的軌跡跟