體操機器人是根據(jù)仿生思想而設(shè)計的一種教學(xué)娛樂用機器人,它的驅(qū)動裝置數(shù)目通常比自身的自由度數(shù)目要少,因而是欠驅(qū)動機器人。欠驅(qū)動系統(tǒng)具有高度非線性、時變和強耦合的特點,在控制方面具有很大的挑戰(zhàn);具有成本低、重量輕的特點,可以應(yīng)用在航空航天等對能量消耗有嚴格要求的領(lǐng)域,前景非常廣闊。因而,欠驅(qū)動系統(tǒng)的控制研究具有重要的理論和應(yīng)用價值。首先,本文在查閱了大量國內(nèi)外關(guān)于體操機器人文獻的基礎(chǔ)上,將Acrobot機器人模型作為研究欠驅(qū)動系統(tǒng)控制問題的一個重要參考,采用Lagrange方程建立了所研究體操機器人的動力學(xué)模型,并對其所要完成的擺起和大回環(huán)動作進行了分析,分析結(jié)果表明在運動過程中機器人手爪的受力最大。在此分析基礎(chǔ)上利用ANSYS軟件對手爪受力狀態(tài)進行了應(yīng)力分析。體操機器人的動力學(xué)模型在Matlab/Simulink平臺上完成,其正確性通過數(shù)學(xué)仿真得以驗證。其次,推導(dǎo)了體操機器人的搖起、大回環(huán)和倒立平衡控制算法。根據(jù)哈密頓方程證明其運動控制不能使用線性思維進行研究;本文采用了兩種不同算法用于實現(xiàn)搖起控制,這兩個算法都是基于部分反饋線性化而提出的,它們設(shè)計理念是相同的,那就是均利用積分反演的方...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-2Acrobot理論驗證裝置

動系統(tǒng)應(yīng)用的領(lǐng)域也是多種多樣的[5][6]，如空間機械臂以及機械的動作同時需要很高的靈活性、能耗低，這時設(shè)計欠驅(qū)動關(guān)節(jié)；在仿生機器人應(yīng)用方面，仿生機器人顧名思義就是仿照人設(shè)果機器人的每個關(guān)節(jié)都安裝驅(qū)動電機，不僅控制困難，動作的能量消耗高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這時就需要考慮應(yīng)用欠驅(qū)動來設(shè)計，....

圖1-3日本第28代單杠機器人

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文法進行擺起控制策略的研究，也就不能根據(jù)軌跡規(guī)劃的控制方法使體操機現(xiàn)擺起動作。日本的Hinamitetu團隊以打造體操機器人而聞名，在過去的幾年間日本研讓其設(shè)備的精細度不斷提高，比較逼真的模擬出人體的動作曲線，進而完優(yōu)美的體操動作，因此研制出了許多....

圖1-4三關(guān)節(jié)Acrobot實物2003年，重慶大學(xué)的謝健[25]

模糊控制的方法，實現(xiàn)了在吸引域內(nèi)的倒立平衡糊變結(jié)構(gòu)控制，這種控制方法是讓主動關(guān)節(jié)向被勢運動，避開能量不穩(wěn)定點，能夠?qū)崿F(xiàn)模型的擺以保證Acrobot能夠像體操運動員那樣很快地由較長，從而說明了擺起的時間越長誤差就會越大祖樞教授等人[28][23]提出了一種適用于雙手與杠固智能控....

圖1-5圖式理論及三連桿Acrobot模型

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文可以根據(jù)圖式理論建立圖式庫三種層次的控制策略—感知、運動以及關(guān)聯(lián)圖，設(shè)計出了一類對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)都可以采用的智能圖式庫，這種控制方對仿人智能控制理論的進一步完善。還給出了三連桿機器人的數(shù)學(xué)模型，動析以及目標動作規(guī)劃的方法。然而，這種方法一直建立在理....

本文編號：3892773