本文關(guān)鍵詞：空間變拓?fù)淞厮拿骟w機器人運動控制技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對現(xiàn)有移動機器人難以適用于行星表面密布的隕石坑、溝壑及峽谷等極端陸地環(huán)境探測的現(xiàn)狀,本文主要研究一種具有高機動性、不懼顛覆且環(huán)境適應(yīng)力強的變拓?fù)淞厮拿骟w機器人。該機器人主要是由19根連桿和8個外圍節(jié)點構(gòu)成,通過連桿伸縮來改變機器人的構(gòu)型,進(jìn)而實現(xiàn)機器人的運動。變拓?fù)淞厮拿骟w機器人是一種具有多移動關(guān)節(jié)、多節(jié)點及多閉鏈的并聯(lián)機構(gòu),這對運動控制提出了極大的挑戰(zhàn),因此本文主要研究其運動控制涉及的運動學(xué)、動力學(xué)、步態(tài)規(guī)劃和連桿控制等亟需解決的關(guān)鍵問題。簡要分析了變拓?fù)淞厮拿骟w機器人的運動學(xué)逆解,然后基于機器人自身的結(jié)構(gòu)特點,將之分為兩個并聯(lián)三角平臺式機構(gòu),依據(jù)并聯(lián)三角平臺式機構(gòu)的分析方法詳細(xì)推導(dǎo)了機器人的正運動學(xué)封閉解。此外,對機器人進(jìn)行了一階運動影響系數(shù)及速度分析,得出其雅克比矩陣。為便于對變拓?fù)淞厮拿骟w機器人進(jìn)行控制,采用拉格朗日動力學(xué)建模思想,分別求解機器人連桿和節(jié)點的動能、勢能及離心力等元素,推導(dǎo)出笛卡爾空間的動力學(xué)方程。步態(tài)規(guī)劃是實現(xiàn)變拓?fù)淞厮拿骟w機器人穩(wěn)定運動的基礎(chǔ)。本文提出結(jié)合有限狀態(tài)機和中樞模式發(fā)生器進(jìn)行步態(tài)規(guī)劃的方法,實現(xiàn)機器人的翻滾步態(tài)規(guī)劃。此外,基于重心投影點和支撐多邊形的步態(tài)規(guī)劃原則,實現(xiàn)變拓?fù)淞厮拿骟w機器人的行走步態(tài)規(guī)劃。最后,在ADAMS軟件中建立變拓?fù)淞厮拿骟w機器人模型,并對兩種步態(tài)分別進(jìn)行了運動學(xué)仿真驗證。結(jié)合機器人動力學(xué)方程證明了分散自適應(yīng)控制系統(tǒng)是李雅普諾夫意義下漸近穩(wěn)定的,通過對簡化模型的數(shù)值仿真驗證了分散自適應(yīng)控制的收斂性。為避免系統(tǒng)擾動使自適應(yīng)控制律失效,提出了增益修正的分散自適應(yīng)控制方法,該方法能提高控制系統(tǒng)的魯棒性。針對變拓?fù)淞厮拿骟w機器人虛擬樣機設(shè)計了基于步態(tài)規(guī)劃的軌跡跟蹤控制系統(tǒng),通過Matlab和ADAMS聯(lián)合仿真的方法搭建機器人控制系統(tǒng),仿真結(jié)果驗證了控制系統(tǒng)的正確性和穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：變拓?fù)錂C構(gòu) 運動學(xué)分析 動力學(xué)分析 有限狀態(tài)機 步態(tài)規(guī)劃 分散自適應(yīng)控制
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 相關(guān)研究基礎(chǔ)17-20
• 1.3.1 步態(tài)規(guī)劃方法17-18
• 1.3.2 機器人控制方法18-20
• 1.4 論文主要工作及安排20-21
• 第二章 變拓?fù)淞厮拿骟w機器人運動學(xué)分析21-30
• 2.1 機器人位置反解21-22
• 2.2 機器人位置正解22-27
• 2.3 機器人速度分析27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 變拓?fù)淞厮拿骟w機器人動力學(xué)分析30-35
• 3.1 節(jié)點動能和勢能求解30-32
• 3.2 連桿動能與勢能求解32-33
• 3.3 拉格朗日動力學(xué)方程33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 變拓?fù)淞厮拿骟w機器人步態(tài)規(guī)劃35-52
• 4.1 建立有限狀態(tài)機35-36
• 4.2 重心投影點和支撐多邊形36-37
• 4.3 翻滾步態(tài)規(guī)劃與仿真37-45
• 4.3.1 翻滾步態(tài)規(guī)劃37-40
• 4.3.2 環(huán)狀CPG網(wǎng)絡(luò)40-43
• 4.3.3 翻滾步態(tài)仿真驗證43-45
• 4.4 行走步態(tài)規(guī)劃與仿真45-51
• 4.4.1 行走步態(tài)規(guī)劃45-49
• 4.4.2 行走步態(tài)仿真驗證49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第五章 變拓?fù)淞厮拿骟w機器人控制系統(tǒng)設(shè)計52-70
• 5.1 機器人分散自適應(yīng)控制算法52-61
• 5.1.1 分散自適應(yīng)控制器設(shè)計52-58
• 5.1.2 數(shù)值仿真分析58-61
• 5.2 增益修正的分散自適應(yīng)控制算法61-66
• 5.2.1 耦合項的約束61-62
• 5.2.2 修正自適應(yīng)控制器設(shè)計62-63
• 5.2.3 數(shù)值仿真分析63-66
• 5.3 ADAMS+MATLAB聯(lián)合控制系統(tǒng)設(shè)計及仿真66-69
• 5.3.1 機器人控制系統(tǒng)實現(xiàn)方案66-67
• 5.3.2 機器人控制系統(tǒng)仿真67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 全文總結(jié)70
• 6.2 課題展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-77
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77

  本文關(guān)鍵詞：空間變拓?fù)淞厮拿骟w機器人運動控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：304590