三連桿單杠體操機(jī)器人的智能控制方法研究.pdf

1、單杠上的體操機(jī)器人是欠驅(qū)動(dòng)多輸入多輸出復(fù)雜系統(tǒng)的典型例子。單杠體操機(jī)器人的擺起倒立動(dòng)作運(yùn)動(dòng)范圍大，運(yùn)動(dòng)具有高度的復(fù)雜性和非線性，可以檢驗(yàn)控制理論和控制方法在非線性、欠驅(qū)動(dòng)、多變量復(fù)雜系統(tǒng)控制上的有效性。 本課題在分析人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)特性基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了關(guān)節(jié)力矩和旋轉(zhuǎn)角度受限的三連桿單杠體操機(jī)器人，建立了它的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)描述。模仿單杠體操運(yùn)動(dòng)員的上杠動(dòng)作設(shè)計(jì)了一套擺起倒立動(dòng)作。分析該系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制特性，在基于動(dòng)覺智能圖式的仿人智能控制理論思路

2、指導(dǎo)下，將擺起倒立動(dòng)作劃分為六個(gè)階段，并建立了劃分階段的條件即時(shí)序規(guī)劃圖式。本文完成了前三個(gè)階段的控制策略的設(shè)計(jì)，并通過仿真證明了該控制策略行之有效。 通過本課題，證明將圖式理論和智能控制理論相結(jié)合，是解決這一類復(fù)雜系統(tǒng)控制問題的一種新的、有效的思路。 本文第一章介紹了單杠體操機(jī)器人的研究意義和研究現(xiàn)狀，以及分析了本課題的難點(diǎn)和特點(diǎn)。 第二章介紹了本課題研究的理論背景：圖式理論、仿人智能控制理論和將二者結(jié)合而建立

3、的適用于復(fù)雜系統(tǒng)控制的基于動(dòng)覺智能圖式的仿人智能控制理論。 第三章，提出本課題研究的對(duì)象：關(guān)節(jié)力矩和旋轉(zhuǎn)角度受限的三連桿單杠體操機(jī)器人，推導(dǎo)了它的數(shù)學(xué)模型；提出要完成的控制任務(wù)：模仿體操運(yùn)動(dòng)員上杠動(dòng)作而設(shè)計(jì)的擺起倒立動(dòng)作，分析了這套動(dòng)作的控制關(guān)鍵。 第四章是本文的重點(diǎn)，描述了本課題設(shè)計(jì)的基于動(dòng)覺智能圖式的仿人智能控制器的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，具體給出了時(shí)序規(guī)劃圖式、前三個(gè)階段動(dòng)覺智能圖式群的表達(dá)式。 第五章給出了前三個(gè)階段