隨著科學(xué)的發(fā)展,軟體機器人成為機器人領(lǐng)域的研究熱點;而醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展以及老齡化社會的出現(xiàn),使得軟體機器人的研究也得到越來越多的重視。作為軟體機器人的重要分支,軟體執(zhí)行器由于是由柔性材料構(gòu)成對易碎物體具有很高的安全性,并且對人體具有親和力,其研究更加受到科學(xué)家們的關(guān)注和推崇。而Micro-hand作為軟體執(zhí)行器領(lǐng)域研究的一個代表,由硅橡膠制成,其具有波紋管的形狀,是一種柔性氣動執(zhí)行機構(gòu),只需要一根空氣管就可以在正負壓下產(chǎn)生兩種卷曲運動。然而,由于執(zhí)行器具有非線性特性,使得對執(zhí)行器的精確建模和穩(wěn)定控制,以及跟蹤性能控制變得非常困難。本文將基于演算子理論的魯棒右互質(zhì)分解方法對Micro-hand非線性系統(tǒng)進行魯棒控制和跟蹤控制研究。1.由于Micro-hand執(zhí)行器系統(tǒng)為非線性的,本文考慮采用演算子理論來描述Micro-hand系統(tǒng)模型,僅僅需要考慮輸入氣壓和執(zhí)行器彎曲角度之間的關(guān)系,并基于同構(gòu)進行了有效分解,進而通過最小二乘辨識算法對橡膠管半徑進行了辨識,改進了既存文獻中對半徑恒定不變的缺點。2.因氣壓是隨時間而非線性變化的,這給Micro-hand系統(tǒng)的實時精確控制研究帶來了一定的挑戰(zhàn)。... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

軟體機器人手套.Fig.1.1softrobotichand.

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文3的局限，促進了醫(yī)療手術(shù)的發(fā)展，如低自由度的操作設(shè)備給手術(shù)帶來的限制[8]，例如哈佛大學(xué)實驗室研發(fā)的氣動人工心臟[9]，岡山大學(xué)的仿蠕蟲自主推進式內(nèi)窺鏡[10]等。軟體機器人的出現(xiàn)可以通過與通信技術(shù)相結(jié)合，將會極大改善醫(yī)療手術(shù)時的設(shè)備設(shè)施，可能實現(xiàn)遠程手術(shù)的現(xiàn)實和普及，為看病難、醫(yī)療資源分布不均等問題的解決提供了新的思路。軟體機器人的廣泛應(yīng)用與自身優(yōu)勢，可以保證其有著很好的發(fā)展保障。圖1.1軟體機器人手套.Fig.1.1softrobotichand.圖1.2Vine-Line機器人.Fig.1.2Vine-Linerobot.在世界經(jīng)濟整體低迷的時代背景下，特別是美國全方面的對中國的壓迫，中國科技的發(fā)展面對著較大的下行壓力，而且在全球經(jīng)濟增速變緩的情形下，國內(nèi)的制造業(yè)在頂住壓力使得自身發(fā)展水平和創(chuàng)新能力有著明顯提高，相信以軟體機器人為代表的這種高端制造行業(yè)會迎來快速增長期，并且極有可能成為引爆中國經(jīng)濟發(fā)展社會進步的又一個引爆點。而軟體機器人在向著更多方面方向發(fā)展以及智能化水平的進步，其運用將對醫(yī)療衛(wèi)生、養(yǎng)老康復(fù)、勘探救援等領(lǐng)域產(chǎn)生顛覆式的影響。由此來看，中國軟體機器人產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展空間。

基于演算子理論的Micro-hand非線性系統(tǒng)的魯棒控制研究41.2軟體機器人研究現(xiàn)狀1.2.1國外現(xiàn)狀對于未來新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，機器人技術(shù)被認為是具有舉足輕重地位的高科技之一，無論國外還是國內(nèi)對機器人技術(shù)的發(fā)展也越來越重視，對于軟體機器人的發(fā)展也有著長足的進步。1989年以來，日本岡山大學(xué)的Suzumori團隊[11-12]研發(fā)出軟體機器人微型手，如圖1.3所示，制成材料是選擇由硅膠材料，這樣具有較好的靈活性，還具有多個自由度，并且可實現(xiàn)抓娶移動物體等操作；Suzumori團隊還專注于氣動執(zhí)行器的研究，是利用壓縮氣體作為執(zhí)行器的驅(qū)動方式，為現(xiàn)在的研究人員提供了不同的研究思路[13-15]；2007年美國對軟體機器人研究也做出相應(yīng)舉措，國防部的高級研究計劃局提出了鉆研應(yīng)用于化學(xué)領(lǐng)域的軟體機器人Chembots的規(guī)劃，Chembots是一種柔韌的靈活的機器人，它可以通過跟自己尺寸大小的通道；也可變換自身的形狀和尺寸，Chembots是材料化學(xué)和機器人學(xué)的綜合應(yīng)用，是屬于一種中尺寸的軟體機器人[2]。2016年，哈佛大學(xué)的Wyss團隊，利用3D打印技術(shù)研制出世界上第一個完全的微型軟體的外形酷似章魚的自主仿生機器人：八爪魚(Octobot)[16]，如圖1.4所示。Octobot的材料選擇也是硅橡膠制成，大小只有手掌般，而且各個構(gòu)件上都沒有使用硬性材料，驅(qū)動方式也不是靠電來驅(qū)動的，而是通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的大量氣體聚集壓縮，借助壓強變化，以及流體驅(qū)動實現(xiàn)自身的運動，為軟體機器人的發(fā)展帶來了跨時代的突破。圖1.3日本岡山大學(xué)Suzumori--小型柔性機械手.Fig.1.3Suzumori,OkayamaUniversity,Japan--smallflexiblemanipulator.近年來，軟體機器人方面的研究發(fā)展迅速，2019年8月份發(fā)表在《Nature》旗下開源綜合性期刊《科學(xué)報告》(ScientificReport)上多倫多大學(xué)的HaniN

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于魯棒右互質(zhì)分解的一類非線性系統(tǒng)的簡易魯棒控制[J]. 步妮,劉喜梅,趙彤.  青島科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(05)
[2]系統(tǒng)辨識（6）:多新息辨識理論與方法[J]. 丁鋒.  南京信息工程大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(01)
[3]軟體機器人研究現(xiàn)狀綜述[J]. 曹玉君,尚建忠,梁科山,范大鵬,馬東璽,唐力.  機械工程學(xué)報. 2012(03)
[4]滑模變結(jié)構(gòu)控制理論及其算法研究與進展[J]. 劉金琨,孫富春.  控制理論與應(yīng)用. 2007(03)
[5]自適應(yīng)控制技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[J]. 吳宏鑫.  控制理論與應(yīng)用. 1992(02)

碩士論文
[1]基于演算子理論的非線性魯棒控制設(shè)計及應(yīng)用[D]. 鄭敏.中原工學(xué)院 2014
[2]幾類非線性不確定系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性分析及控制設(shè)計[D]. 黃志華.天津工業(yè)大學(xué) 2008
[3]最優(yōu)魯棒穩(wěn)態(tài)跟蹤控制器設(shè)計[D]. 胡麗敏.汕頭大學(xué) 2006



本文編號：3053463