發(fā)布時(shí)間：2023-08-06 18:27

　　人們對(duì)于機(jī)械臂的研究由來(lái)已久,但大多應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的大型機(jī)器人,而對(duì)于類人型機(jī)器人機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)研究相對(duì)較少。人們?cè)诓粩嗾覍づc人類肌肉具有類似特性的傳動(dòng)方式,現(xiàn)在研究出來(lái)的主要有液壓肌肉、氣動(dòng)肌肉等,這些人工肌肉都有各自的弊端。本文主要研究一種基于鋼絲繩的腱傳動(dòng)系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)的精確控制。在對(duì)腱傳動(dòng)系統(tǒng)的研究中發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)的柔性以及傳動(dòng)空回是暫時(shí)已知的會(huì)影響系統(tǒng)控制性能的因素,針對(duì)這些缺陷,設(shè)計(jì)適用于本系統(tǒng)的控制器來(lái)獲得更好的控制性能。論文首先研究了柔索腱傳動(dòng)的典型形式,并類比齒輪中的齒隙模型,對(duì)腱傳動(dòng)中產(chǎn)生的空回現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)學(xué)模型總結(jié)分析,選取適用于本系統(tǒng)的空回模型,并對(duì)繩索傳動(dòng)空回的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。本文設(shè)計(jì)了一套符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的模塊化關(guān)節(jié),并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了機(jī)械臂肩部腱傳動(dòng)系統(tǒng)。針對(duì)該傳動(dòng)系統(tǒng),主要解決系統(tǒng)的柔性及傳動(dòng)空回的影響。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)良好的傳動(dòng)性能,先對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模分析,并分析比較了 PID控制、反步自適應(yīng)等控制器設(shè)計(jì)方法,主要研究了采用反步法設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器,該控制器的使用較好地解決了系統(tǒng)中存在地柔性以及傳動(dòng)空回的影響。本文對(duì)控制策略進(jìn)行了仿真分析,比對(duì)了 PI...

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 機(jī)器人研究現(xiàn)狀
    1.3 機(jī)器人腱驅(qū)動(dòng)研究發(fā)展綜述
        1.3.1 腱(柔索)驅(qū)動(dòng)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 鋼絲繩建模方法研究現(xiàn)狀
        1.3.3 柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂控制方法
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容
第2章 腱傳動(dòng)特性分析
    2.1 引言
    2.2 典型腱傳動(dòng)方式分析
        2.2.1 代替直齒輪機(jī)構(gòu)
        2.2.2 代替錐齒輪機(jī)構(gòu)
    2.3 傳動(dòng)空回模型
        2.3.1 傳動(dòng)空回遲滯模型
        2.3.2 動(dòng)空回死區(qū)模型
        2.3.3 基于Sigmoid函數(shù)的近似死區(qū)模型
        2.3.4 “振-沖”模型
    2.4 鋼絲繩特性分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 模塊化關(guān)節(jié)及腱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 關(guān)節(jié)模塊設(shè)計(jì)
        3.2.1 關(guān)節(jié)模塊性能指標(biāo)設(shè)計(jì)
        3.2.2 關(guān)節(jié)模塊關(guān)鍵元件選型
        3.2.3 機(jī)器人關(guān)節(jié)模塊總體設(shè)計(jì)
        3.2.4 腱輪及鎖緊裝置設(shè)計(jì)
        3.2.5 關(guān)節(jié)模塊主要結(jié)構(gòu)校核
    3.3 腱傳動(dòng)系統(tǒng)搭建
        3.3.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
        3.3.2 傳動(dòng)單元分析與設(shè)計(jì)
        3.3.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)
    3.4 關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)
        3.4.1 張力采集電路
        3.4.2 編碼器采集電路
    3.5 本章小結(jié)
第4章 腱傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析
    4.1 引言
    4.2 腱傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究
        4.2.1 關(guān)節(jié)模塊動(dòng)力學(xué)建模
        4.2.2 基于張力傳感器動(dòng)力學(xué)建模及分析
    4.3 控制方法介紹
        4.3.1 PID控制
        4.3.2 反步法自適應(yīng)控制
    4.4 系統(tǒng)控制方法設(shè)計(jì)
        4.4.1 諧波減速器控制方法
        4.4.2 基于反步法的腱傳動(dòng)控制設(shè)計(jì)
    4.5 反步法控制器仿真分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 腱驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 傳感采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 編碼器采集
        5.2.2 張力傳感器標(biāo)定
    5.3 關(guān)節(jié)模塊特性實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 關(guān)節(jié)模塊速度性能測(cè)試
        5.3.2 關(guān)節(jié)模塊輸出扭矩測(cè)試
    5.4 腱傳動(dòng)系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)
        5.4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
        5.4.2 系統(tǒng)控制性能實(shí)驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)



本文編號(hào)：3839827