發(fā)布時(shí)間：2021-08-27 13:39

　　模塊化機(jī)器人系統(tǒng)具有構(gòu)型可重組的特性,因而能夠很好地適應(yīng)嚴(yán)苛的空間環(huán)境,具有廣泛的空間應(yīng)用前景。模塊化機(jī)器人的構(gòu)型重組與控制是充分發(fā)揮該系統(tǒng)高度適應(yīng)性及魯棒性的關(guān)鍵技術(shù),直接關(guān)系到模塊化機(jī)器人構(gòu)型重組的效率及成功率,甚至是整個(gè)空間探測(cè)任務(wù)的成敗。因此有必要展開模塊化機(jī)器人構(gòu)型重組與控制方法的研究,本文立足于模塊化機(jī)器人在空間環(huán)境中探測(cè)及應(yīng)用的重大需求,以解決模塊化機(jī)器人構(gòu)型重組與控制中的難題為主要目的。結(jié)合空間探測(cè)任務(wù)背景,立足拓展新的理論與應(yīng)用方法,系統(tǒng)研究了模塊化機(jī)器人構(gòu)型重組中的規(guī)劃及控制問題。論文主要研究內(nèi)容包括如下:研究了模塊化機(jī)器人的自動(dòng)建模技術(shù)。1)針對(duì)傳統(tǒng)的構(gòu)型重組方式造成的模塊聯(lián)接面誤差累積和消除的困難,提出了一種基于折紙的模塊化機(jī)器人重構(gòu)方式。這種重構(gòu)方式能夠有效減小聯(lián)接面誤差,大大提高模塊化機(jī)器人構(gòu)型重組的魯棒性及成功率;2)考慮模塊化機(jī)器人構(gòu)型可變的特性,以及空間環(huán)境對(duì)系統(tǒng)自主性、實(shí)時(shí)性的要求,提出了模塊化機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及動(dòng)力學(xué)模型的自動(dòng)建立方法,該方法能夠?qū)崟r(shí)、高效地對(duì)模塊化機(jī)器人的模型進(jìn)行自動(dòng)建立,滿足空間任務(wù)對(duì)系統(tǒng)建模及計(jì)算實(shí)時(shí)性的要求;3)考慮到空間... 

【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)】：142 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景、目的與意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 課題背景
        1.1.3 研究目的與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
        1.2.1 可重構(gòu)模塊化機(jī)器人的發(fā)展和現(xiàn)狀
        1.2.2 模塊化機(jī)器人重構(gòu)方法的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 模塊化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制算法的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
        1.3.1 亟待解決的問題
        1.3.2 主要內(nèi)容安排
第2章 模塊化機(jī)器人的自動(dòng)建模方法
    2.1 引言
    2.2 基于折紙的構(gòu)型重組方式
    2.3 自動(dòng)建模技術(shù)
        2.3.1 構(gòu)型表示
        2.3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
        2.3.3 動(dòng)力學(xué)建模
        2.3.4 關(guān)節(jié)角軌跡規(guī)劃
        2.3.5 關(guān)節(jié)力矩的能量指標(biāo)
    2.4 仿真結(jié)果分析
        2.4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        2.4.2 基于折疊的重構(gòu)與展開
        2.4.3 仿真結(jié)果
    2.5 本章小結(jié)
第3章 能量最優(yōu)重構(gòu)規(guī)劃方法
    3.1 引言
    3.2 問題描述與求解策略
        3.2.1 問題描述
        3.2.2 求解策略
    3.3 力矩峰值最小化的啟發(fā)式算法
        3.3.1 問題分析
        3.3.2 初始構(gòu)型規(guī)劃
        3.3.3 根結(jié)點(diǎn)選擇與規(guī)劃
    3.4 力矩能量消耗最小化的啟發(fā)式算法
        3.4.1 能量最優(yōu)的初始構(gòu)型規(guī)劃
        3.4.2 驅(qū)動(dòng)次序規(guī)劃
    3.5 仿真結(jié)果分析
        3.5.1 力矩峰值最優(yōu)的重構(gòu)方案
        3.5.2 能量消耗最優(yōu)的重構(gòu)方案
    3.6 本章小結(jié)
第4章 主動(dòng)模塊最優(yōu)配置方法
    4.1 引言
    4.2 求解策略
    4.3 基于初始構(gòu)型的主動(dòng)模塊配置方法
        4.3.1 圖著色算法
        4.3.2 啟發(fā)式算法
    4.4 基于目標(biāo)構(gòu)型的主動(dòng)模塊配置方法
    4.5 仿真結(jié)果分析
        4.5.1 基于初始構(gòu)型的配置方案
        4.5.2 基于目標(biāo)構(gòu)型的配置方案
    4.6 本章小結(jié)
第5章 模塊化機(jī)械臂在軌協(xié)調(diào)操作與控制
    5.1 引言
    5.2 系統(tǒng)概述與建模
        5.2.1 問題描述
        5.2.2 系統(tǒng)模型
    5.3 雙時(shí)間尺度控制器
        5.3.1 慢子系統(tǒng)控制器
        5.3.2 快子系統(tǒng)控制器
        5.3.3 參數(shù)調(diào)整方法
    5.4 仿真結(jié)果分析
        5.4.1 系統(tǒng)與控制器參數(shù)
        5.4.2 仿真結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄 對(duì)系統(tǒng)不確定性的有界性證明
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝
個(gè)人簡歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種模塊化機(jī)械臂的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J]. 閆繼宏,郭鑫,劉玉斌,趙杰.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(01)
[2]Adaptive Terminal Sliding Mode Control for Rigid Robotic Manipulators[J]. Mezghani Ben Romdhane Neila,Damak Tarak.  International Journal of Automation & Computing. 2011(02)
[3]基于螺旋理論的可重構(gòu)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析[J]. 王衛(wèi)忠,趙杰,高永生,蔡鶴皋.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2008(11)

博士論文
[1]基于萬向式關(guān)節(jié)模塊的自重構(gòu)機(jī)器人研究[D]. 唐術(shù)鋒.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3366456