基于約束優(yōu)化的雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，雙臂機(jī)器人逐漸成為研究的熱點(diǎn)并受到廣泛的關(guān)注。由于在實(shí)際應(yīng)用中，雙臂機(jī)器人系統(tǒng)存在輸入非線性約束，且受到外部擾動(dòng)和建模誤差的影響，其精確的跟蹤和控制成為一個(gè)具有挑戰(zhàn)的課題。因此，本文針對(duì)雙臂機(jī)器人系統(tǒng)中的控制和約束優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)提出的算法進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文首先運(yùn)用D-H方法建立雙臂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，應(yīng)用拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程建立單機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)模型和物體動(dòng)力學(xué)模型。并通過(guò)分析

2、機(jī)械臂末端執(zhí)行器和目標(biāo)物體之間的相互作用力，構(gòu)建了內(nèi)力模型。根據(jù)雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)操作過(guò)程中的約束關(guān)系，建立了雙臂機(jī)器人閉鏈系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。
　　然后介紹了模糊控制的基本理論和控制方法，分析了多輸入多輸出模糊邏輯系統(tǒng)逼近未知的連續(xù)非線性函數(shù)的過(guò)程。相比于傳統(tǒng)控制方法，模糊邏輯系統(tǒng)能夠在未知被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型的情況下實(shí)現(xiàn)良好的控制，為機(jī)器人控制器的設(shè)計(jì)提供了有效的工具。
　　其次，針對(duì)雙臂機(jī)器人與物體組成的閉鏈系統(tǒng)，采用了一

3、種自適應(yīng)模糊控制方法，并針對(duì)系統(tǒng)建模誤差和外部擾動(dòng)設(shè)計(jì)控制器。利用Lyapunov穩(wěn)定性分析理論證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該方法可以較好的在外部干擾下使目標(biāo)物體跟蹤參考軌跡，具有良好的魯棒性，仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　最后，針對(duì)系統(tǒng)輸入中存在的非線性約束，研究了一類基于自適應(yīng)逆模塊的雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)控制方法，并設(shè)計(jì)了自適應(yīng)模糊控制器。采用自適應(yīng)死區(qū)逆模塊的模糊邏輯系統(tǒng)，能有效的消除非對(duì)稱死區(qū)的影響，提高控制的精度。仿真實(shí)驗(yàn)說(shuō)明系統(tǒng)能