水下機(jī)器人-機(jī)械臂平臺是完成水下作業(yè),實(shí)現(xiàn)對水下資源開發(fā)、勘探、開采以及完成各種復(fù)雜任務(wù)的重要工具。由于水下環(huán)境復(fù)雜多變,ROV基座會受到水流等擾動,機(jī)械臂會受到水阻力、摩擦、機(jī)械臂與ROV之間的耦合作用等,以上擾動都會影響機(jī)械臂末端執(zhí)行器的精度。本文針對基座受到的擾動提出EKF預(yù)測補(bǔ)償算法,隨后針對機(jī)械臂關(guān)節(jié)受到的擾動提出自抗擾控制策略,抑制擾動對機(jī)械臂系統(tǒng)的影響,并進(jìn)行仿真和試驗(yàn),完成對水下機(jī)械臂末端執(zhí)行器的位置跟蹤控制。本文首先對國內(nèi)外水下機(jī)器人-機(jī)械臂系統(tǒng)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研,總結(jié)目前各類水下機(jī)械臂的控制方式和控制算法的特點(diǎn)。由本課題的研究背景出發(fā),介紹本課題的機(jī)器人-機(jī)械臂系統(tǒng)的控制方式和系統(tǒng)組成,提出本課題的研究目標(biāo)。其次,對本課題中的水下主從機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)問題研究。作為機(jī)械臂運(yùn)動控制的基礎(chǔ),本文采用D-H法建立水下機(jī)械臂各關(guān)節(jié)坐標(biāo)系之間的模型,得到末端執(zhí)行器坐標(biāo)系與基座坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,建立系統(tǒng)的正運(yùn)動學(xué)方程并進(jìn)行仿真驗(yàn)證;通過Morsion公式以及拉格朗日方程建立機(jī)械臂動力學(xué)模型,得到各關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩;分別采用機(jī)理建模法和掃頻法建立關(guān)節(jié)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。在...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1TITAN4機(jī)械臂

第1章緒論2隨著1987年第一代以來幾進(jìn)改善和發(fā)展，目前最先進(jìn)的型號為TITAN4，如圖1.1所示，其屬于七功能作業(yè)機(jī)械臂，可以完成復(fù)雜繁瑣的工作任務(wù)，材質(zhì)為鈦合金，因此具有較高的耐用性、可靠性、靈活性。作業(yè)范圍可達(dá)1.92m，作業(yè)水深可以從4000m至7000m，空氣中質(zhì)量10....

圖1.2KraftRaptor機(jī)械臂2009年，美國夏威夷大學(xué)研制的半自動式水下運(yùn)載器及機(jī)械臂協(xié)調(diào)控制，設(shè)計(jì)

第1章緒論2隨著1987年第一代以來幾進(jìn)改善和發(fā)展，目前最先進(jìn)的型號為TITAN4，如圖1.1所示，其屬于七功能作業(yè)機(jī)械臂，可以完成復(fù)雜繁瑣的工作任務(wù)，材質(zhì)為鈦合金，因此具有較高的耐用性、可靠性、靈活性。作業(yè)范圍可達(dá)1.92m，作業(yè)水深可以從4000m至7000m，空氣中質(zhì)量10....

圖1.4Ecarobotics系列機(jī)械臂日本從上世紀(jì)70年代開始對水下機(jī)械臂等作業(yè)工具進(jìn)行研究，技術(shù)逐漸成熟

第1章緒論3圖1.3AnsaldoMaris7080機(jī)械臂圖1.4是法國ECA公司生產(chǎn)的Ecarobotics系列機(jī)械臂，該系列機(jī)械臂全部采用電機(jī)驅(qū)動，根據(jù)不同的作業(yè)要求，有5功能和7功能兩種類型；根據(jù)尺寸劃分，分別有標(biāo)準(zhǔn)型、小型和微型三種類型。其中Ecarobotics5Emi....

圖1.5華中科技大學(xué)“華海-4E”機(jī)械臂哈爾濱工程大學(xué)2007年設(shè)計(jì)開發(fā)一款面向小型水下作業(yè)平臺的電動機(jī)械手

第1章緒論4其中來自中國科學(xué)院沈陽自動化研究所、浙江大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)以及華中科技大學(xué)等單位對水下作業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行較為全面的理論研究和試驗(yàn)工作，目前處于極速發(fā)展階段[5]。2006年，沈陽自動化研究所研制了一款魚雷型自治水下機(jī)器人搭載三功能水下作業(yè)機(jī)械臂，該款機(jī)械臂具有兩個(gè)擺動關(guān)節(jié)....

本文編號：3897310