助力機(jī)械手提升系統(tǒng)及微操作力控制研究.pdf

1、助力機(jī)械手提升系統(tǒng)是人機(jī)合作機(jī)器人的一個(gè)重要組成部分，如何有效地提高機(jī)械手的提升控制性能始終是研究學(xué)者關(guān)注的一個(gè)重要內(nèi)容。本文分析了人機(jī)合作機(jī)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(shè)計(jì)了一種新型的末端操作器，并對(duì)提升系統(tǒng)微操作力控制進(jìn)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(cè)微操作力的方法后，提出了一種基于直線滑動(dòng)式電位計(jì)檢測(cè)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(duì)末端操作器進(jìn)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(cè)的微操作力信號(hào)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的速度指令和位移增量指令，提出了適應(yīng)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(jī)械手提升系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分別對(duì)速度和位移增量?jī)煞N控制策略進(jìn)行了仿真分析。 助力機(jī)械手提升控制系統(tǒng)采用兩級(jí)控制結(jié)構(gòu)，上位機(jī)和下位機(jī)均以ATmega16L為控制核心構(gòu)成微控制系統(tǒng)。下位機(jī)負(fù)責(zé)采集末端操作器信號(hào)，上位機(jī)接收下位機(jī)信息

3、，完成控制策略算法，實(shí)現(xiàn)負(fù)載順應(yīng)人的操作而升降運(yùn)動(dòng)控制。 基于dSPACE實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，應(yīng)用ControlDesk虛擬平臺(tái)對(duì)提升伺服電動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)進(jìn)行了在線優(yōu)化，并建立了提升系統(tǒng)微操作力控制實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并分別對(duì)速度和位移增量?jī)煞N控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yīng)人的操作升降負(fù)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。