移動機械臂動力學控制與基于視覺的物體抓取.pdf

1、最近幾十年,機器人技術(shù)蓬勃發(fā)展,迅速運用到各個領(lǐng)域中,極大地促進了社會生產(chǎn)力的發(fā)展并提高了人們的生活水平。移動機械臂兼有移動機器人的感知環(huán)境、定位導航、自主移動等智能和機械臂的靈活操作能力,功能強大,應(yīng)用領(lǐng)域廣闊。移動機械臂是復雜的強耦合非線性系統(tǒng),是當前機器人領(lǐng)域的一個研究熱點。本文以移動機械臂的動力學控制和視覺伺服為研究內(nèi)容,重點研究帶不確定性的機械臂的軌跡跟蹤控制問題,并根據(jù)實際需要研究移動機械臂的視覺伺服問題。
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2、對機械臂旋轉(zhuǎn)俯仰模塊的動力學控制問題,本文提出了一種二階滑?？刂破鞯脑O(shè)計方法。充分利用了滑?？刂破魉哂械聂敯籼匦?同時將切換律隱藏到積分器中來獲取連續(xù)控制信號,很好的抑制了高頻抖振。對二階滑?？刂品椒ǖ脑O(shè)計細節(jié)提出改進,提出了積分初始值的選取、虛擬控制律的選擇、在虛擬控制律中使用飽和函數(shù)等策略。改進后的控制器將抖振問題進一步減小,同時降低了穩(wěn)態(tài)誤差。并且新的方法可以設(shè)計低頻的控制器,從而使控制器對硬件的限制放寬。仿真結(jié)果證明了該設(shè)計方

3、法的正確有效,所提的幾點改進都具有顯著的成效。
　　 對多自由度剛性不確定性機械臂的軌跡跟蹤問題,提出了一種新的模糊自適應(yīng)動態(tài)面控制策略。以模糊系統(tǒng)自適應(yīng)逼近系統(tǒng)的不確定性,獲取不確定性的精確值,從而得到機械臂系統(tǒng)的準確描述,進而利用動態(tài)面控制方法設(shè)計控制器。通過對準確描述的機械臂設(shè)計控制器,可以達到精確的控制,不僅可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,還可以獲得比較高的精度。并在理論上證明了所設(shè)計控制器的穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明所提的控制策略對于

4、建模誤差、外部擾動、負載變化等不確定性具有很強的魯棒性,驗證了該方法的有效性。
　　 對移動機械臂的視覺伺服控制問題,根據(jù)實際應(yīng)用需要,設(shè)計了一個移動機械臂的“手”、“眼”、“腳”綜合規(guī)劃控制演示實例:以攝像機拍攝的視頻圖像搜尋目標,并移動過去把目標取回。提出了把任務(wù)分解,對移動小車和機械臂進行分散規(guī)劃與控制的策略:以基于圖像的視覺伺服方法控制移動小車的運動,通過視覺信息校正移動小車的運動軌跡；以基于位置的視覺伺服方法規(guī)劃機械臂