自抗擾控制器參數(shù)整定方法研究及其在螺栓裝配機(jī)械手中的應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，隨著人類對(duì)工業(yè)自動(dòng)化需求的增加，“機(jī)器換人”已成為趨勢(shì)，使得工業(yè)機(jī)器人研究受到了空前的關(guān)注。鑒于螺栓裝配與拆卸作業(yè)是制造業(yè)中重復(fù)性高、勞動(dòng)強(qiáng)度大的一項(xiàng)工作，因此有必要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)螺栓自動(dòng)裝配的工業(yè)機(jī)器人。針對(duì)這一問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種螺栓裝配機(jī)械手并給出了其實(shí)現(xiàn)螺栓自動(dòng)拆裝的自抗擾控制器。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)自抗擾控制器諸多參數(shù)的整定問(wèn)題，提出了一種基于調(diào)節(jié)時(shí)間和觀測(cè)時(shí)間的參數(shù)整定新方法。一方面，通過(guò)建立調(diào)節(jié)時(shí)間與控

2、制器帶寬之間的關(guān)系，給出了基于調(diào)節(jié)時(shí)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(cè)時(shí)間的概念，提出了一種新的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)參數(shù)整定策略，優(yōu)化了現(xiàn)有基于觀測(cè)器帶寬的整定方法，實(shí)現(xiàn)了自抗擾控制器中諸多參數(shù)的快速整定。⑵針對(duì)螺栓的自動(dòng)化裝配問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種實(shí)現(xiàn)螺栓自動(dòng)裝配功能的機(jī)械手。該機(jī)械手具有8個(gè)自由度，其中主體結(jié)構(gòu)由位置調(diào)整和姿態(tài)調(diào)整兩大部分共5個(gè)自由度組成，前3個(gè)關(guān)節(jié)自由度負(fù)責(zé)末端執(zhí)行器的位置調(diào)整，后2

3、個(gè)關(guān)節(jié)自由度負(fù)責(zé)末端執(zhí)行器的姿態(tài)調(diào)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(gè)自由度組成，通過(guò)上手爪套管扳手實(shí)現(xiàn)螺栓的裝配，利用下手爪活口扳手實(shí)現(xiàn)螺母的夾緊和裝配，所有部件均通過(guò)電磁鐵的通斷電實(shí)現(xiàn)抓取和更換。所提手部設(shè)計(jì)方法解決了螺栓中螺柱、螺母以及墊片的自動(dòng)抓取和裝配問(wèn)題。⑶完成了所設(shè)計(jì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模。在機(jī)械手D-H連桿坐標(biāo)系中，首先，根據(jù)所設(shè)計(jì)的連桿參數(shù)，建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并利用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解出了各關(guān)節(jié)