靈巧臂柔順控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，曾經(jīng)的示教型機(jī)器人逐步發(fā)展到現(xiàn)在具有感知和獨(dú)立判斷能力的智能機(jī)器人。智能機(jī)器人的研究開(kāi)創(chuàng)了機(jī)器人研究歷程中的另一個(gè)里程碑。雖說(shuō)現(xiàn)在在智能機(jī)器人的研究中取得了很多成果，攻克了很多重要的技術(shù)難關(guān)，但還有很多亟待解決的技術(shù)難題。其中一個(gè)亟需解決的矛盾就是機(jī)器人在工作時(shí)與特殊環(huán)境有力接觸時(shí)需要給予一定的柔性，然而機(jī)器人在位置伺服控制時(shí)是需要滿(mǎn)足一定的剛度以及其機(jī)械機(jī)構(gòu)本身就存在一定的剛度。為了解決這個(gè)問(wèn)題，很多人希望機(jī)

2、器人可以像人一樣在接觸環(huán)境時(shí)對(duì)環(huán)境具有一定的順從能力，也叫做柔順性(Compliance)，像這種具有柔順性的控制被稱(chēng)為柔順控制(Compliance Control)。在柔順控制的研究中，很多學(xué)者提出了多種方法，其中應(yīng)用的比較多的有阻抗控制Impedance Control和混合力/位控制Hybrid Force/Position Control。
　　本文以6自由度的機(jī)器人靈巧臂為例，圍繞其阻抗控制問(wèn)題開(kāi)展了系統(tǒng)研究。首先，對(duì)

3、阻抗控制的基本原理以及國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述;其次，建立了靈巧臂的數(shù)學(xué)模型，主要對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了建立與分析;在經(jīng)典模糊控制原理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于模糊PD控制的模糊阻抗控制，形成了雙模糊控制結(jié)構(gòu)，通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了其有效性及優(yōu)越性;最后，研究了自適應(yīng)神經(jīng)模糊控制算法(ANFIS)，并利用ANFIS工具箱針對(duì)阻抗控制器的模糊規(guī)則進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。大量的仿真結(jié)果表明，本文提出的雙模糊控制結(jié)構(gòu)在靈巧臂自由空間與約束空間中的力與位置