【摘要】：套索傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在機(jī)器人設(shè)計(jì)中是一個(gè)重要的研究方向。由于其具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn),套索傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用在一些受空間限制的場(chǎng)合,如手術(shù)機(jī)器人、搜救機(jī)器人等。然而,套索系統(tǒng)的控制卻是一個(gè)關(guān)鍵性難題。一方面,套索系統(tǒng)存在著運(yùn)動(dòng)間隙、張力衰減等非線性現(xiàn)象；另一方面,空間限制、消毒安全等問題限制了末端傳感器的安裝。這些都阻礙了套索系統(tǒng)應(yīng)用在一些需要精密控制的場(chǎng)合。針對(duì)這些問題,本文對(duì)套索傳動(dòng)系統(tǒng)的建模以及末端無反饋的補(bǔ)償控制方法進(jìn)行了深入的研究,并針對(duì)套索傳動(dòng)系統(tǒng)操作對(duì)象的特殊性,進(jìn)行了相應(yīng)的柔順性控制研究,提高其操作安全性。分析套索驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的拉力傳遞特性,建立套索系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的拉力傳遞模型�；陟o態(tài)拉力傳遞模型,提出了末端無傳感器的拉力補(bǔ)償控制方法。搭建了基于MATLAB的半物理控制的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所建立的拉力傳遞模型及拉力補(bǔ)償控制算法。分析套索驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位移傳遞特性,建立套索系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的位移傳遞模型。分別基于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)位移傳遞模型,提出了逆模補(bǔ)償控制和遲滯前饋控制兩種控制策略。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出的位移傳遞模型和位移精密控制算法。為了實(shí)現(xiàn)軟操作要求,進(jìn)行了柔順性控制研究�；诒粍�(dòng)柔順控制理論,設(shè)計(jì)了柔順性末端執(zhí)行器,并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究�；谥鲃�(dòng)柔順控制理論,分別設(shè)計(jì)了阻抗控制和力／位混合控制算法,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【圖文】：

邐圖邋１￣４邋ＩＯＷＡ邋Ｈａｎｄ逡逑在外骨骼領(lǐng)域，荷蘭Ｔｗｅｎｔｅ大學(xué)的Ｊ．邋Ｖｅｎｅｍａｎ等人設(shè)計(jì)了一種穿戴式的下肢外骨逡逑骼ＬＯＰＥＳ［６］，如圖１－５所示，通過提供動(dòng)力Ｗ輔助中風(fēng)病人完成步態(tài)訓(xùn)練。為了避免外逡逑骨骼運(yùn)動(dòng)受限制，他們通過雙套索傳動(dòng)系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)與機(jī)器人本體分離。并采用類似逡逑于彈性驅(qū)動(dòng)器ＳＥＡ的原理，在驅(qū)動(dòng)端和實(shí)際關(guān)節(jié)處安裝兩根預(yù)壓縮彈灻，，來實(shí)現(xiàn)拉力逡逑測(cè)量。同樣基于輕量化考慮，歐洲宇航局設(shè)計(jì)了一種用于遠(yuǎn)程感知的上肢外骨骼Ｘ－Ａｒｍ逡逑２［７］，如圖１－６所示。逡逑圖１－５邋ＬＯＰＥＳ下肢外骨骼邐圖１－６邋Ｘ－Ａｒｍ邋２上肢外骨骼逡逑西班牙Ａｒｒａｓａｔｅ研巧中也的Ａ．邋Ｇｏｉｒｉｅｎａ等人設(shè)計(jì)了一種用于上肢矯形的外骨骼逡逑�。敖腥鐖D１－７所示。它具有５個(gè)自由度，并分別采用電機(jī)Ｌ義及氣動(dòng)肌肉來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。逡逑為了適應(yīng)不同的上肢姿態(tài)，采用套索傳動(dòng)系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)力傳遞到關(guān)節(jié)處，并對(duì)其中一個(gè)關(guān)逡逑節(jié)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。跟ＩＫＯ類似

邐圖邋１￣４邋ＩＯＷＡ邋Ｈａｎｄ逡逑在外骨骼領(lǐng)域，荷蘭Ｔｗｅｎｔｅ大學(xué)的Ｊ．邋Ｖｅｎｅｍａｎ等人設(shè)計(jì)了一種穿戴式的下肢外骨逡逑骼ＬＯＰＥＳ［６］，如圖１－５所示，通過提供動(dòng)力Ｗ輔助中風(fēng)病人完成步態(tài)訓(xùn)練。為了避免外逡逑骨骼運(yùn)動(dòng)受限制，他們通過雙套索傳動(dòng)系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)與機(jī)器人本體分離。并采用類似逡逑于彈性驅(qū)動(dòng)器ＳＥＡ的原理，在驅(qū)動(dòng)端和實(shí)際關(guān)節(jié)處安裝兩根預(yù)壓縮彈灻，來實(shí)現(xiàn)拉力逡逑測(cè)量。同樣基于輕量化考慮，歐洲宇航局設(shè)計(jì)了一種用于遠(yuǎn)程感知的上肢外骨骼Ｘ－Ａｒｍ逡逑２［７］，如圖１－６所示。逡逑圖１－５邋ＬＯＰＥＳ下肢外骨骼邐圖１－６邋Ｘ－Ａｒｍ邋２上肢外骨骼逡逑西班牙Ａｒｒａｓａｔｅ研巧中也的Ａ．邋Ｇｏｉｒｉｅｎａ等人設(shè)計(jì)了一種用于上肢矯形的外骨骼逡逑取０叫如圖１－７所示。它具有５個(gè)自由度，并分別采用電機(jī)Ｌ義及氣動(dòng)肌肉來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。逡逑為了適應(yīng)不同的上肢姿態(tài)，采用套索傳動(dòng)系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)力傳遞到關(guān)節(jié)處，并對(duì)其中一個(gè)關(guān)逡逑節(jié)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。跟ＩＫＯ類似
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 陳林;奚如如;王興松;;套索驅(qū)動(dòng)細(xì)長(zhǎng)機(jī)器人的初步設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];機(jī)電工程;2011年03期

2 劉金琨;孫富春;;滑模變結(jié)構(gòu)控制理論及其算法研究與進(jìn)展[J];控制理論與應(yīng)用;2007年03期

3 殷躍紅,朱劍英;智能機(jī)器力覺及力控制研究綜述[J];航空學(xué)報(bào);1999年01期

4 殷躍紅,朱劍英,尉忠信;機(jī)器人力控制研究綜述[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);1997年02期

本文編號(hào)：2536581