隨著人們對宇宙探索的不斷深入,對輕質(zhì)、高速、節(jié)能的空間機器人的研究顯得尤為重要和迫切,同時也要求原有的空間機器人能具有更好的容錯性能和在故障狀態(tài)下仍然可以完成任務的能力。欠驅(qū)動機械臂就是在這樣的背景下出現(xiàn)的一種新類型的機器人,其主要特點是輸入空間(即控制空間)維數(shù)小于位形空間維數(shù)。同時,被動關(guān)節(jié)的約束方程又是不可積的,具有二階非完整約束特性。控制這種系統(tǒng)已經(jīng)成為機器人學和控制工程領(lǐng)域的一個主要焦點。 本文以平面二連桿欠驅(qū)動機械臂為主要研究對象,應用平均方法和龐卡萊映射分析對象的動力學行為,并據(jù)此給出一種可行的控制方法。論文內(nèi)容主要包括可以分為下面三個部分: 第一部分介紹了國內(nèi)外有關(guān)欠驅(qū)動和柔性機器人方面的研究現(xiàn)狀和前景。并深入學習了非線性動力學的有關(guān)理論和方法; 第二部分針對平面2R欠驅(qū)動機械臂建立了系統(tǒng)的動力學模型,采用非線性動力學理論中的平均方法和龐卡萊映射方法,分析了平面2R欠驅(qū)動機械臂在小幅振蕩輸入作用下的系統(tǒng)運動行為,揭示了如下基本事實:(1)、在同一小振幅和高頻率周期輸入作用下,被動關(guān)節(jié)運動隨初始狀態(tài)的不同而做不同振幅的周期運動;(2)、在被動關(guān)節(jié)初始狀態(tài)相同的條件下,不同...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 緒論
    1.1 欠驅(qū)動系統(tǒng)和柔性系統(tǒng)簡介
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 柔性機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 欠驅(qū)動機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.3 可重構(gòu)機器人
        1.2.4 柔性欠驅(qū)動機器人研究現(xiàn)狀
    1.3 柔性欠驅(qū)動機械臂系統(tǒng)的發(fā)展和應用前景
    1.4 本文的主要工作
2 相關(guān)數(shù)學基礎(chǔ)
    2.1 基本概念
    2.2 平均方法
    2.3 龐卡萊映射
    2.4 橢圓積分和雅克比橢圓函數(shù)
    2.5 本章小結(jié)
3 機械臂動力學建模與平均分析
    3.1 欠驅(qū)動機械臂模型
    3.2 廣義平均變換
        3.2.1 部分線性化
        3.2.2 選擇適合的振動參數(shù)
        3.2.3 平均系統(tǒng)的標準形式變換
        3.2.4 平均分析
    3.3 欠驅(qū)動機械臂模型的平均分析
    3.4 本章小節(jié)
4 振動控制設(shè)計
    4.1 觀察系統(tǒng)特性
        4.1.1 平均系統(tǒng)方程的解
        4.1.2 系統(tǒng)相圖和龐加萊映射分析
        4.1.3 振幅修正分析
        4.1.4 系統(tǒng)混沌分析
    4.2 振蕩控制設(shè)計
        4.2.1 控制過程分析
        4.2.2 不同狀態(tài)控制的算法
        4.2.3 算法小結(jié)
    4.3 控制仿真實例
    4.4 本章小節(jié)
5 柔性機械臂模型
    5.1 柔性機械臂的結(jié)構(gòu)分析
    5.2 建模方法選擇
    5.3 系統(tǒng)動能、勢能及廣義力
        5.3.1 動能與耦合項
        5.3.2 系統(tǒng)勢能
        5.3.3 廣義力
    5.4 模型修正
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
附錄一、龐加萊映射Matlab程序
附錄二、振動控制程序
在學研究成果
致謝



本文編號：3760965