3R欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人位置控制方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人是一類含有被動(dòng)關(guān)節(jié)，控制輸入數(shù)目少于系統(tǒng)自由度數(shù)的機(jī)械系統(tǒng)，具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、靈活性好及能耗低等優(yōu)點(diǎn)，因此有重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。由于欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器屬于二階非完整約束系統(tǒng)，所以與全驅(qū)動(dòng)機(jī)器人相比，控制難度大大增加。目前，該類機(jī)器人受到越來(lái)越多的人們關(guān)注，成為機(jī)器人研究的新熱點(diǎn)。
　　 本文以被動(dòng)關(guān)節(jié)完全自由的欠驅(qū)動(dòng)3R平面機(jī)器人為研究對(duì)象，采用智能控制方法，通過三自由度欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人位置控制的數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)，

2、實(shí)現(xiàn)了操作空間中機(jī)器人末端點(diǎn)到點(diǎn)的位置控制.
　　 首先，利用Lagrange方程，建立了含有關(guān)節(jié)集中質(zhì)量和關(guān)節(jié)摩擦力的欠驅(qū)動(dòng)3R機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型。以該模型為基礎(chǔ)，基于分層模糊控制思想，運(yùn)用遺傳算法優(yōu)化模糊控制規(guī)則，對(duì)3R欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的位置控制進(jìn)行了仿真分析。
　　 其次，采用具有簡(jiǎn)單控制規(guī)則的模糊控制，分別對(duì)機(jī)器人3個(gè)關(guān)節(jié)同時(shí)啟動(dòng)和同步運(yùn)動(dòng)兩種情況進(jìn)行了仿真分析。末端位置分解為主動(dòng)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)與被動(dòng)關(guān)節(jié)的伸展或收縮。主動(dòng)

3、關(guān)節(jié)的控制力矩通過對(duì)控制量的加權(quán)求得，該方法具有實(shí)時(shí)計(jì)算量小及參數(shù)易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。
　　 然后，設(shè)計(jì)并搭建了欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要有4自由度機(jī)械臂和電氣控制系統(tǒng)組成。每個(gè)關(guān)節(jié)處安裝有增量式編碼器，用于實(shí)施位置反饋控制。并編制控制界面，用于設(shè)置位置控制參數(shù)和實(shí)時(shí)反饋位置信息。該系統(tǒng)為深入開展欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)研究提供了軟件和硬件平臺(tái)。
　　 最后，以所述方法和所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)，針對(duì)同時(shí)啟動(dòng)和同步運(yùn)動(dòng)兩種情