主從式機器人作為機器人研究中的一個重要研究領(lǐng)域,在航天、核廢物處理、醫(yī)學(xué)手術(shù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在主從式機器人的研究中,在保證從機械手可以跟隨主操作手運動的同時,將從手受到的接觸力反饋到主手能夠極大的提高主從式機器人的操作體驗。控制主操作手輸出期望的力信號,需要用到力控制方法。本文基于實驗室的“主從式手術(shù)機器人”課題,對于基于阻抗控制的機器人主操作手力控制進行了仿真與實驗研究。首先,本文對于實驗平臺中所使用的Delta主操作手機構(gòu)進行了適當(dāng)?shù)暮喕⒔⒘俗鴺?biāo)系。接著進行了運動學(xué)分析,建立了Delta主操作手的正逆運動學(xué)模型。然后利用MATLAB與ADAMS聯(lián)合仿真的方式所建立的模型進行了驗證。利用虛功原理的方法對Delta主操作手進行了動力學(xué)分析,并利用ADAMS與MATLAB對于模型的正確性進行了驗證。其次,對于基于位置的阻抗控制方法進行了分析,將其運用到之前所建立的機器人模型上進行力控制仿真實驗。利用SIMULINK搭建了仿真模型,測試了阻抗控制算法在階躍信號、斜坡信號、正弦信號下的跟蹤情況,并進行了變環(huán)境仿真實驗。對于阻抗控制算法的跟蹤性能進行了分析,驗證了其對于力跟蹤的有效性... 

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

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 力覺主手設(shè)備的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 力覺主手設(shè)備的國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 力覺主手設(shè)備的國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 力控制方法的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 基本力控制方法
        1.3.2 先進力控制方法
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
第2章 Delta機器人運動學(xué)建模
    2.1 引言
    2.2 Delta機器人總體結(jié)構(gòu)分析
    2.3 Delta機構(gòu)的運動學(xué)分析
        2.3.1 Delta機構(gòu)的簡化
        2.3.2 Delta機構(gòu)的運動學(xué)逆解分析
        2.3.3 Delta機構(gòu)的運動學(xué)正解分析
    2.4 Delta機構(gòu)的運動學(xué)驗證
        2.4.1 Delta機構(gòu)的逆解驗證
        2.4.2 Delta機構(gòu)的正解驗證
    2.5 本章小結(jié)
第3章 Delta機器人動力學(xué)建模
    3.1 引言
    3.2 動力學(xué)求解方法介紹
    3.3 速度與加速度關(guān)系的分析
        3.3.1 Delta機器人雅克比矩陣的求取
        3.3.2 Delta機器人速度關(guān)系的求取
        3.3.3 Delta機器人加速度關(guān)系的求取
    3.4 Delta機器人動力學(xué)模型的建立
        3.4.1 基于虛功原理的動力學(xué)方程
        3.4.2 Delta機器人動力學(xué)模型
    3.5 Delta機器人動力學(xué)模型驗證
    3.6 本章小結(jié)
第4章 Delta機器人的力控制策略研究
    4.1 引言
    4.2 基本阻抗控制策略
        4.2.1 基于位置的阻抗控制策略
        4.2.2 期望阻抗參數(shù)對控制系統(tǒng)性能影響的分析
    4.3 阻抗控制仿真實驗研究
    4.4 自適應(yīng)阻抗控制
    4.5 自適應(yīng)阻抗控制仿真
    4.6 本章小結(jié)
第5章 Delta機器人力控制實驗研究
    5.1 引言
    5.2 基于Delta主操作手的實驗平臺介紹
        5.2.1 控制器與傳感器選型介紹
        5.2.2 驅(qū)動元件選型介紹
    5.3 實驗步驟
    5.4 實驗研究
        5.4.1 阻抗控制力控制效果實驗
        5.4.2 自適應(yīng)阻抗控制正弦信號跟蹤實驗
        5.4.3 阻抗控制與自適應(yīng)阻抗控制對比實驗
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]力覺臨場感遙操作機器人技術(shù)研究進展[J]. 宋愛國.  機械制造與自動化. 2012(01)
[2]力反饋主手研究現(xiàn)狀及其力控制方法研究[J]. 劉海波,席振鵬.  自動化技術(shù)與應(yīng)用. 2009(03)
[3]主從式遙微操作機器人力反饋控制系統(tǒng)的研究[J]. 孫立寧,榮偉彬,劉品寬,蔡鶴皋.  機器人. 2002(04)
[4]并聯(lián)機器人機構(gòu)學(xué)基礎(chǔ)理論的研究[J]. 黃真.  機器人技術(shù)與應(yīng)用. 2001(06)



本文編號：3190198