二自由度串聯(lián)機(jī)械臂與簡易手抓力控制研究.pdf

1、機(jī)械臂迫切要求適用于非結(jié)構(gòu)化環(huán)境接觸任務(wù)，與機(jī)械臂緊密相關(guān)的機(jī)械手抓也迫切要求靈巧抓取。本文圍繞機(jī)械手抓抓取任務(wù)的安全牢穩(wěn)和成本等問題，以及機(jī)械臂接觸任務(wù)的柔順和安全等問題，分別對基于虛擬力傳感器的簡易手抓力控制，以及二自由度串聯(lián)機(jī)械臂力跟蹤阻抗控制和力估計避碰控制進(jìn)行了研究。
　　首先，論文通過對課題的分析認(rèn)識到：課題研究對象的共性是機(jī)械手抓和機(jī)械臂同為連桿機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動、動力學(xué)建模方式相同；常見的簡易機(jī)械手抓對稱部分為平行四連桿

2、機(jī)構(gòu)，其實(shí)際自由度退化為一，可以施加簡單的控制方式；基于力覺傳感器的機(jī)械手抓成本昂貴，可以通過其他易測變量間接估計作用力；常見的機(jī)械臂接觸任務(wù)需要同時滿足不同方向的力控制和位置控制效果。依據(jù)以上認(rèn)識將論文開展分為三個部分：機(jī)械手抓和機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)模型建立基礎(chǔ)；基于虛擬力傳感器的簡易手抓切換PID力控制；二自由度串聯(lián)機(jī)械臂不同方向的力跟蹤阻抗控制和力估計避碰控制。
　　其次，論文針對課題開展的三個部分開展了以下具體研究內(nèi)容：

3、
　　第一部分包括：二自由度串聯(lián)機(jī)械臂的正、逆運(yùn)動學(xué)和軌跡規(guī)劃；簡易手抓的運(yùn)動學(xué)約束；運(yùn)動-靜力學(xué)二元性原則；連桿機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型。第二部分包括：簡易手抓的關(guān)節(jié)空間開鏈動力學(xué)模型；依據(jù)運(yùn)動-靜力學(xué)二元性原則建立關(guān)節(jié)空間閉鏈動力學(xué)模型；驅(qū)動關(guān)節(jié)干擾力矩估計；依據(jù)虛位移原理估計夾持力。第三部分包括：機(jī)械臂動力學(xué)模型；逆動力學(xué)位置控制；位置內(nèi)環(huán)阻抗控制；x軸方向力跟蹤阻抗控制；y軸方向力估計避碰控制。
　　最后，MATLAB-Ada