本文關鍵詞：彈復性兩自由度機械手的關節(jié)故障檢測方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：彈復性機器人是指能快速準確的檢測到自身發(fā)生故障的位置和類型,并能自發(fā)的實施相應的故障修復策略以達到繼續(xù)完成給定的任務或實現(xiàn)原定功能的一類機器人。彈復性機器人在很大程度上提高了機器人的自動智能化水平,并且大大延長了機器人的工作壽命,已經(jīng)成為機器人領域的熱點研究方向。機器人能快速準確的檢測出發(fā)生故障的位置并識別故障類型是它實施故障修復策略的前提條件,機器人的故障檢測與診斷技術是機器人實現(xiàn)彈復性功能的基礎。針對彈復性機器人的故障檢測問題,本文根據(jù)基于數(shù)學多模型的故障檢測方法,并以兩自由度機械手為對象進行仿真實驗,驗證了該方法的可行性和有效性。本文首先基于拉格朗日方程,推導了n自由度可重構模塊機器人的動力學方程,給出了普遍適用的可重構模塊機器人的動力學方程。隨后,以機器人的動力學方程為基礎,無色卡爾曼濾波算法為核心,建立一套基于數(shù)學模型的多模型性故障檢測與診斷算法。該方法同時采用多個無色卡爾曼濾波器對機器人系統(tǒng)的真實狀態(tài)進行實時的跟蹤估計,運用廣義偽貝葉斯估計對多個濾波器的估計結果進行信息融合。每個濾波器對應不同的故障模式,根據(jù)濾波器的輸出結果判定機器人系統(tǒng)目前所處于的模式,完成機器人的故障檢測與診斷。本文以最基本的兩自由度機器人為例,在Matlab仿真平臺上,編制了整套的故障檢測與診斷Simulink程序,進行了完整的故障檢測與診斷的仿真實驗,有力的驗證了本文提出的基于無色卡爾曼濾波的多模型故障檢測方法的可行性與有效性。
【關鍵詞】：彈復性機器人 故障檢測與診斷 機器人動力學方程 無色卡爾曼濾波 廣義偽貝葉斯估計
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 彈復性機器人簡介9-10
• 1.2 研究問題10-12
• 1.2.1 彈復性機器人的研究問題10-11
• 1.2.2 本課題研究問題11-12
• 1.3 可重構模塊機器人的國內外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 機器人故障檢測技術介紹13-18
• 1.4.1 基于數(shù)學模型的故障檢測方法13-15
• 1.4.2 多模型的故障檢測方法15-16
• 1.4.3 卡爾曼濾波理論的發(fā)展16-18
• 1.4.4 貝葉斯估計理論的發(fā)展18
• 1.5 本文的結構安排18-20
• 第2章 機械手的動力學模型及狀態(tài)空間方程20-39
• 2.1 機械手的動力學模型20-24
• 2.1.1 拉格朗日方程20-22
• 2.1.2 機械手的動力學模型22-24
• 2.2 機械手的狀態(tài)空間方程24-25
• 2.3 含故障機械手的狀態(tài)空間方程25-27
• 2.3.1 機械手故障類型25
• 2.3.2 含有故障的機械手狀態(tài)空間方程25-27
• 2.4 兩自由度機械手動力學特性分析27-38
• 2.4.1 兩自由度機械手動力學模型27-29
• 2.4.2 機械手的控制系統(tǒng)設計29-32
• 2.4.3 無故障機械手系統(tǒng)仿真32-34
• 2.4.4 含有故障的機械手系統(tǒng)仿真34-38
• 2.5 本章小結38-39
• 第3章 兩自由度機械手的狀態(tài)估計39-49
• 3.1 卡爾曼濾波理論39-42
• 3.2 無色卡爾曼濾波理論42-46
• 3.2.1 無色變化42-44
• 3.2.2 無色卡爾曼濾波算法44-46
• 3.3 狀態(tài)估計仿真實驗46-48
• 3.4 本章小結48-49
• 第4章 基于多模型狀態(tài)估計的故障檢測理論49-56
• 4.1 多模型故障檢測方法49-51
• 4.2 多模型信息融合算法51-53
• 4.3 信息融合仿真實驗53-55
• 4.4 本章小結55-56
• 第5章 基于多模型狀態(tài)估計的故障檢測仿真分析56-61
• 5.1 基于多模型狀態(tài)估計的故障檢測仿真程序56-57
• 5.2 系統(tǒng)無故障時多模型估計結果57-59
• 5.3 系統(tǒng)故障時多模型估計結果59-60
• 5.4 本章小結60-61
• 第6章 論文總結與展望61-63
• 6.1 本文總結61
• 6.2 工作展望61-63
• 參考文獻63-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文69-70
• 附錄Ⅰ 動力學方程參數(shù)矩陣70-72
• 附錄Ⅱ 無色卡爾曼濾波算法72-76
• 附錄Ⅲ 廣義偽貝葉斯程序76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 張玉華;趙杰;張亮;齊立哲;蔡鶴皋;;新型模塊化可重構機器人系統(tǒng)[J];機械工程學報;2006年S1期

2 趙杰;王衛(wèi)忠;蔡鶴皋;;可重構機器人封閉形式的運動學逆解計算[J];機械工程學報;2006年08期

3 蔡自興;智能控制及移動機器人研究進展[J];中南大學學報(自然科學版);2005年05期

4 段琢華,蔡自興,于金霞;未知環(huán)境中移動機器人故障診斷與容錯控制技術綜述[J];機器人;2005年04期

5 費燕瓊,董慶雷,趙錫芳;自重構模塊化機器人的結構[J];上海交通大學學報;2005年06期

6 柴霖,袁建平,羅建軍,方群,岳曉奎;非線性估計理論的最新進展[J];宇航學報;2005年03期

7 李斌,劉金國,談大龍;可重構模塊機器人傾翻穩(wěn)定性研究[J];機器人;2005年03期

8 余東峰,孫兆林;基于貝葉斯網(wǎng)絡不確定推理的研究[J];微型電腦應用;2004年08期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陸鵬;基于局部信息的可重構模塊機器人容錯控制方法[D];吉林大學;2011年

  本文關鍵詞：彈復性兩自由度機械手的關節(jié)故障檢測方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：260071