欠驅(qū)動2R機械臂模糊控制方法研究.pdf

1、欠驅(qū)動機械臂是一類含有被動關(guān)節(jié)，控制輸入數(shù)目少于系統(tǒng)自由度數(shù)目，能用較少的驅(qū)動裝置完成復(fù)雜任務(wù)的多連桿機械系統(tǒng)。由于驅(qū)動器的減少，欠驅(qū)動機械臂具有重量輕、成本低、能耗低等眾多優(yōu)點。但這類系統(tǒng)同時具有二階非完整約束特性，相比于全驅(qū)動機器人，控制上的難度大大增加。欠驅(qū)動機器人是當前機器人研究領(lǐng)域中的前沿課題。 本論文以欠驅(qū)動2R平面機器人為研究對象，從智能控制的角度出發(fā)，運用模糊控制方法對欠驅(qū)動機器人的控制問題進行研究。從實驗上實現(xiàn)

2、了對欠驅(qū)動2R機器人的控制，從而驗證了控制算法的可行性及有效性。 首先，結(jié)合Lagrange方程建立了欠驅(qū)動2R機器人關(guān)節(jié)空間的動力學模型。在被動關(guān)節(jié)的兩種安裝位置下，分析了關(guān)節(jié)間動力耦合特性，并給出動力耦合指標的數(shù)值對比結(jié)果。通過分析被動關(guān)節(jié)的動力學方程，證明了欠驅(qū)動機器人具有非完整約束特性。 其次，運用模糊控制理論，研究了欠驅(qū)動2R機器人被動關(guān)節(jié)的位置控制問題，以及機械臂末端的軌跡跟蹤問題。利用關(guān)節(jié)間的動力耦合特性分

3、別總結(jié)了模糊控制規(guī)則，設(shè)計了對應(yīng)的模糊控制器。并對軌跡跟蹤開始前，機械臂末端初速度的確定進行了討論。 然后，分別設(shè)計了基于PMAC卡和基于DSP控制板的欠驅(qū)動機器人實驗控制系統(tǒng)，解決了設(shè)備之間通訊、高精度定時器設(shè)定等技術(shù)難題，編制了實驗控制界面，并開發(fā)了實驗數(shù)據(jù)分析軟件。為深入開展欠驅(qū)動機器人的實驗研究提供了軟件和硬件平臺。 最后，利用搭建的實驗平臺，完成了對機器人被動關(guān)節(jié)位置的控制，以及操作臂末端對多種預(yù)定軌跡的精確跟