欠驅(qū)動機器人的驅(qū)動源數(shù)目少于自由度數(shù)目,因而具有結構緊湊、質(zhì)量輕、能耗低、可靠性高、環(huán)境適應能力強等方面的優(yōu)點,在深空探測、深海探測、交通運輸、仿生機器人等領域獲得了廣泛應用。一種基于繩索驅(qū)動平行四邊形桁架機構的新型欠驅(qū)動機械臂在這種背景下應運而生,稱為欠驅(qū)動繩索桁架式機械臂,新穎且巧妙的桁架機構的設計使其具有可折疊、可擴展、具有形狀自適應包絡抓取能力等優(yōu)點,非常適合作為大型空間展開臂用于深空探測,有非常廣闊的應用前景。欠驅(qū)動繩索桁架式機械臂是一種新型機械臂,其模型復雜且非線性程度高,使用常規(guī)控制方法進行控制器設計非常困難,而模糊控制理論發(fā)展至今已形成較為完善的理論體系,且具有不依賴精確被控對象數(shù)學模型,具有抗干擾能力等優(yōu)點,非常適用于該機械臂的控制問題。因此,本文將以模糊控制理論為核心研究適用于該機械臂于各種場景下的控制方法,從控制的角度研究其動力學機理,并為實際的欠驅(qū)動繩索桁架式機械臂物理樣機搭建半實物仿真平臺,在半實物仿真實驗中驗證機械臂動力學行為以及控制方法的有效性。本文的具體研究將包含如下方面:首先,采用拉格朗日方程結合復數(shù)矢量法對欠驅(qū)動繩索桁架式機械臂進行動力學建模。由于模... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

SARAH欠驅(qū)動機器人手Fig.1-1UnderactuatedrobothandSARAH

哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文-4-SARAH欠驅(qū)動機械手由MDROBOTICS公司與Laval大學合作研制，采用連桿機構實現(xiàn)了被動關節(jié)的力傳遞，驅(qū)動源安裝在底座內(nèi)，由兩個電機驅(qū)動三根手指各關節(jié)以及手指的相對位置共計10個自由度，對被抓取目標具有形狀自適應能力。意大利的UniversityofPisa/IIT于2014年研制發(fā)布的欠驅(qū)動筋腱式機械手PISA/IITSoftHand[8]也是一種典型的被動關節(jié)非自由的欠驅(qū)動機構，如圖1-2所示。圖1-2欠驅(qū)動筋腱式仿人機械手PISA/IITFig.1-2UnderactuatedtendondrivenrobothandPISA/IIT欠驅(qū)動筋腱式機械手PISA/IIT采用單電機控制所有自由度，通過筋腱對被動關節(jié)實現(xiàn)力傳遞，仿真程度高，集成度高，具有極佳的環(huán)境適應柔性。日本的RitsumeikanUniversity大學研制了欠驅(qū)動機械手，稱為立命館大學機械手[9]，采用繩輪驅(qū)動被動關節(jié)，如圖1-3所示。圖1-3日本立命館大學欠驅(qū)動機械手Fig.1-3UnderactuatedhandfromRitsumeikanUniversity

哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文-4-SARAH欠驅(qū)動機械手由MDROBOTICS公司與Laval大學合作研制，采用連桿機構實現(xiàn)了被動關節(jié)的力傳遞，驅(qū)動源安裝在底座內(nèi)，由兩個電機驅(qū)動三根手指各關節(jié)以及手指的相對位置共計10個自由度，對被抓取目標具有形狀自適應能力。意大利的UniversityofPisa/IIT于2014年研制發(fā)布的欠驅(qū)動筋腱式機械手PISA/IITSoftHand[8]也是一種典型的被動關節(jié)非自由的欠驅(qū)動機構，如圖1-2所示。圖1-2欠驅(qū)動筋腱式仿人機械手PISA/IITFig.1-2UnderactuatedtendondrivenrobothandPISA/IIT欠驅(qū)動筋腱式機械手PISA/IIT采用單電機控制所有自由度，通過筋腱對被動關節(jié)實現(xiàn)力傳遞，仿真程度高，集成度高，具有極佳的環(huán)境適應柔性。日本的RitsumeikanUniversity大學研制了欠驅(qū)動機械手，稱為立命館大學機械手[9]，采用繩輪驅(qū)動被動關節(jié)，如圖1-3所示。圖1-3日本立命館大學欠驅(qū)動機械手Fig.1-3UnderactuatedhandfromRitsumeikanUniversity

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一類新的PPA型三連桿欠驅(qū)動機器人的控制策略[J]. 賴旭芝,潘昌忠,吳敏.  控制與決策. 2011(07)
[2]基于部分反饋線性化的三桿體操機器人控制策略[J]. 賴旭芝,蔡暢,吳敏,佘錦華.  高技術通訊. 2009(12)
[3]欠驅(qū)動橋式吊車系統(tǒng)自適應控制[J]. 馬博軍,方勇純,王宇韜,姜鐘平.  控制理論與應用. 2008(06)
[4]自適應模糊控制理論的研究綜述[J]. 王永富,柴天佑.  控制工程. 2006(03)

博士論文
[1]二型模糊系統(tǒng)理論及應用[D]. 生龍.電子科技大學 2012
[2]一類欠驅(qū)動機械系統(tǒng)的非線性控制研究[D]. 高丙團.哈爾濱工業(yè)大學 2007

碩士論文
[1]繩輪式欠驅(qū)動機械手設計與實驗研究[D]. 黃勇.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]基于差動機構的欠驅(qū)動自適應式空間捕獲裝置研究[D]. 夏艷.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[3]欠驅(qū)動索桿桁架式機械手爪設計與試驗研究[D]. 吳楠.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[4]欠驅(qū)動可變形桁架機構控制方法研究[D]. 丁戍辰.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[5]基于模糊集理論的圖像濾波方法研究[D]. 王雙雙.江南大學 2011



本文編號：3095513