助力機械手提升系統(tǒng)及微操作力控制研究.pdf

1、助力機械手提升系統(tǒng)是人機合作機器人的一個重要組成部分，如何有效地提高機械手的提升控制性能始終是研究學者關注的一個重要內容。本文分析了人機合作機器的發(fā)展現(xiàn)狀和提升系統(tǒng)微操作力控制的研究現(xiàn)狀，設計了一種新型的末端操作器，并對提升系統(tǒng)微操作力控制進行了研究。 本論文分析了基于力傳感器和位移傳感器來檢測微操作力的方法后，提出了一種基于直線滑動式電位計檢測微操作力的新方法。分析了末端操作器的工作原理，基于Matlab/SimMechani

2、cs對末端操作器進行了參數(shù)優(yōu)化，研制了一種新型的末端操作器。根據(jù)把末端操作器檢測的微操作力信號轉化為系統(tǒng)的速度指令和位移增量指令，提出了適應提升系統(tǒng)微操作力控制的速度控制策略和位移增量控制策略。建立了助力機械手提升系統(tǒng)的數(shù)學模型，分別對速度和位移增量兩種控制策略進行了仿真分析。 助力機械手提升控制系統(tǒng)采用兩級控制結構，上位機和下位機均以ATmega16L為控制核心構成微控制系統(tǒng)。下位機負責采集末端操作器信號，上位機接收下位機信息

3、，完成控制策略算法，實現(xiàn)負載順應人的操作而升降運動控制。 基于dSPACE實驗平臺，應用ControlDesk虛擬平臺對提升伺服電動機的控制參數(shù)進行了在線優(yōu)化，并建立了提升系統(tǒng)微操作力控制實驗模型，并分別對速度和位移增量兩種控制策略進行了實驗研究。實驗結果表明：兩種控制策略均具有較好的平穩(wěn)性和快速性，操作者施加較小的操作力，提升系統(tǒng)就能順應人的操作升降負載，能夠滿足操作者提升操作的柔順行要求，適合于提升系統(tǒng)的微操作力提升控制。