七自由度仿人機械臂軌跡規(guī)劃與控制方法研究.pdf

1、乒乓球機器人與一般工業(yè)機器人相比,其結(jié)構(gòu)更復雜,運動更快速,準確性更高,這給乒乓球機器人的相關(guān)研究帶來了很大挑戰(zhàn);要讓機器人以恰當?shù)臅r間、位姿、速度做到靈活地擊打乒乓球,就必須對其執(zhí)行機構(gòu)——機械臂進行軌跡規(guī)劃及控制策略方面的深入研究。
　　 本文根據(jù)乒乓球機械臂運動要求,按照“機械臂模型建立→機械臂運動學與動力學分析→機械臂軌跡規(guī)劃→控制方法研究”的思路,利用組合正弦函數(shù)軌跡規(guī)劃方法對七自由度仿人機械臂各關(guān)節(jié)進行軌跡規(guī)劃,將改

2、進的自適應迭代學習控制方法對機械臂進行控制,實現(xiàn)仿人機械臂快速運動、準確擊球的動作目標。
　　 本文首先分析了乒乓球機械臂的冗余模型和擊球要求,應用幾何法及連桿位姿關(guān)系求解出了各關(guān)節(jié)變量的運動學逆解,推導了雅可比矩陣的偽逆從而求取了擊球時刻關(guān)節(jié)的運動速度;使用遞推牛頓-歐拉算法求解機械臂動力學方程,并實例化了該算法的對關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩的計算結(jié)果。
　　 針對以往軌跡規(guī)劃方法規(guī)劃的軌跡曲線不平滑或不連續(xù)的缺點,將對稱組合正弦函

3、數(shù)法對機械臂進行軌跡規(guī)劃,設計了曲線調(diào)整參數(shù),獲得了平滑連續(xù)的加速度曲線;通過將對稱組合正弦函數(shù)曲線以2:3的比例進行非對稱化,解決了快速運動的機械臂產(chǎn)生的殘留振動問題;并分析驗證了對稱化和非對稱化組合正弦函數(shù)軌跡規(guī)劃方法均具有二次規(guī)劃的能力。
　　 在研究自適應迭代學習控制理論的基礎上,通過增加參數(shù)不確定項補償器和引入飽和函數(shù)設計了改進的AILC控制策略,減小了參數(shù)不確定的影響和控制力矩的抖振。并將改進的AILC控制算法應用到