混合驅(qū)動(dòng)式多關(guān)節(jié)雙機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、氣動(dòng)人工肌肉是一種新型的拉伸型氣動(dòng)執(zhí)行元件,具有重量輕、輸出力－直徑比大、柔順性好、類似生物肌肉的特點(diǎn),在仿生、康復(fù)等技術(shù)領(lǐng)域中展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。本論文基于機(jī)器人學(xué)和現(xiàn)代仿生學(xué)，仿照人體上肢結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種基于氣動(dòng)人工肌肉和步進(jìn)電機(jī)混合驅(qū)動(dòng)的多關(guān)節(jié)雙機(jī)械臂，為氣動(dòng)人工肌肉在仿生機(jī)器人中應(yīng)用探路。
　　本論文主要完成了多關(guān)節(jié)雙機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模、控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建模仿真以及運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)研究與分析。

2、r>　　首先仿照人體手臂，完成了仿人多關(guān)節(jié)雙機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。使用氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的肩、肘關(guān)節(jié)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輔助運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，所設(shè)計(jì)的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)上兼具柔順性和緊湊性；同時(shí)，根據(jù)機(jī)器人學(xué)，完成了多關(guān)節(jié)雙機(jī)械臂結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模，包括完備的位姿方程正、逆解，速度雅可比矩陣和動(dòng)力學(xué)方程。
　　然后，在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合多關(guān)節(jié)雙機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)方程，借助Matlab/Simulink工具，完成系統(tǒng)模型的搭建，并在此基礎(chǔ)上研究比較了

3、常規(guī)PID和模糊自適應(yīng)整定PID對(duì)肩關(guān)節(jié)的控制效果，完成了兩種控制策略的仿真分析。仿真結(jié)果表明模糊自適應(yīng)整定PID能夠有效抑制關(guān)節(jié)角度偏差，提高響應(yīng)速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　　最后，完成多關(guān)節(jié)雙機(jī)械臂整套樣機(jī)的軟硬件開發(fā)，并在此樣機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)研究。通過實(shí)驗(yàn)，分析比較了常規(guī)PID和模糊自適應(yīng)整定PID的控制效果。實(shí)驗(yàn)證明了模糊自適應(yīng)整定PID控制下，多關(guān)節(jié)雙機(jī)械臂串行、并行運(yùn)動(dòng)以及協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)時(shí)，每個(gè)關(guān)節(jié)均具有較好定位精度和