本文關(guān)鍵詞： 機(jī)械臂 不確定性 FAT技術(shù) “一步猜測(cè)” 自適應(yīng)控制　出處：《北京理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中,機(jī)器人扮演著日益重要的角色。隨著機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景的日益廣泛,作為機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)重要組成部分的機(jī)械臂,其動(dòng)力學(xué)模型具有高度非線性化、強(qiáng)耦合和時(shí)變的特點(diǎn),這使得機(jī)械臂在工作過(guò)程中存在著許多的不確定性。為了使機(jī)械臂在面對(duì)不確定性時(shí)具有更好的智能性,本課題研究了機(jī)械臂在自身模型具有不確定性和外力負(fù)載具有不確定性的情形下,分別通過(guò)基于FAT(函數(shù)逼近技術(shù))技術(shù)對(duì)模型不確定性的矩陣進(jìn)行估計(jì)的方法和“一步猜測(cè)”思想對(duì)未知的負(fù)載進(jìn)行估計(jì)的方法,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出阻抗自適應(yīng)控制器和離散時(shí)間自適應(yīng)控制器,使得機(jī)械臂在不確定性情形下的智能性得到提高。本文主要工作概括如下:(1)針對(duì)機(jī)械臂模型中存在的不確定性,通過(guò)FAT技術(shù)估計(jì)模型中的不確定項(xiàng),在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出機(jī)械臂的阻抗自適應(yīng)控制器,并對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行證明。通過(guò)將該控制器應(yīng)用于基于iCub機(jī)器人的雙臂跟隨控制實(shí)驗(yàn)中,驗(yàn)證了該算法的實(shí)際可行性。(2)針對(duì)機(jī)械臂的外力負(fù)載中存在的不確定性情形,根據(jù)“一步猜測(cè)”思想對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的外力負(fù)載進(jìn)行估計(jì),然后設(shè)計(jì)出離散時(shí)間自適應(yīng)控制器。為驗(yàn)證算法的理論可行性,分別將其應(yīng)用于兩自由度和六自由度機(jī)械臂PUMA560仿真實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明該算法對(duì)未知的負(fù)載估計(jì)效果和關(guān)節(jié)角軌跡跟蹤效果良好。本論文的研究對(duì)于機(jī)械臂的智能性研究具有一定的探索意義,對(duì)于未來(lái)機(jī)械臂的智能性發(fā)展有所裨益。
[Abstract]:Nowadays, robots play an increasingly important role in industrial production and daily life. With the increasing application of robots, as an important part of robot actuating mechanism, robot arm is becoming more and more important. Its dynamic model is highly nonlinear, strongly coupled and time-varying. In order to make the manipulator have better intelligence in the face of uncertainty, there are many uncertainties in the working process. In this paper, the manipulator is studied under the uncertainty of its own model and the uncertainty of the external load. The method of estimating the uncertain matrix of the model based on the FAT-based technique and the method of estimating the unknown load based on the idea of "one step guess" are presented respectively. On this basis, the impedance adaptive controller and discrete time adaptive controller are designed. The main work of this paper is summarized as follows: 1) aiming at the uncertainty in the manipulator model, the uncertainty in the model is estimated by FAT technique. On this basis, the impedance adaptive controller of the manipulator is designed, and the stability of the system is proved. The controller is applied to the two-arm following control experiment based on iCub robot. The feasibility of the algorithm is verified. (2) in view of the uncertainty existing in the external force load of the manipulator, the external force load at the current moment is estimated according to the idea of "one step guess". Then a discrete-time adaptive controller is designed. In order to verify the theoretical feasibility of the algorithm, it is applied to the PUMA560 simulation experiment of two-degree-of-freedom and six-degree-of-freedom manipulators, respectively. Experiments show that the algorithm has good effect on unknown load estimation and joint angle trajectory tracking. The research in this paper has a certain exploration significance for the intelligent research of manipulator. It is beneficial to the intelligent development of robot arm in the future.
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP241

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本文編號(hào)：1465072