繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人是一類以柔性繩索取代剛性連桿的特殊并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式機(jī)器人,具有工作空間大、運(yùn)動(dòng)速度快、易于拆裝等優(yōu)點(diǎn),擁有廣闊的應(yīng)用前景和重要的研發(fā)價(jià)值。本文針對(duì)繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人展開了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)建模、控制策略和動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)研究,完成的主要工作內(nèi)容如下:基于矢量封閉理論和微分求導(dǎo)法則對(duì)繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)位置逆解、速度逆解和加速度逆解進(jìn)行分析,推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解方程。規(guī)劃末端執(zhí)行器阿基米德螺旋線運(yùn)動(dòng)軌跡,分析繩長(zhǎng)、繩長(zhǎng)速度和繩長(zhǎng)加速度的變化情況�？紤]繩索的彈性,對(duì)繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,基于Newton-Euler法建立了末端執(zhí)行器和驅(qū)動(dòng)器單元的動(dòng)力學(xué)模型,采用Lagrange法得到了繩索彈性的機(jī)器人系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。以相關(guān)力最小p范數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)對(duì)繩索張力進(jìn)行優(yōu)化。通過仿真驗(yàn)證了建立的繩索彈性動(dòng)力學(xué)模型的準(zhǔn)確性和必要性。以繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了力/位混合控制策略,利用擴(kuò)充臨界比例度法對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行了整定,分析力/位混合控制策略在不同的運(yùn)動(dòng)速度條件下對(duì)繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人的控制情況,結(jié)果表明力/位混合控制策略在保證軌跡跟蹤的同時(shí)可以有效控... 

【文章來源】：中國民航大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 動(dòng)力學(xué)建模研究現(xiàn)狀
        1.2.2 繩索張力優(yōu)化研究現(xiàn)狀
        1.2.3 控制策略研究現(xiàn)狀
        1.2.4 動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    2.1 繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人模型
    2.2 繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人坐標(biāo)系建立
    2.3 繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)求解
        2.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)位置逆解
        2.3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)速度逆解
        2.3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)加速度逆解
    2.4 繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
    2.5 本章小結(jié)
第三章 繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析與張力優(yōu)化
    3.1 動(dòng)力學(xué)建模
        3.1.1 末端執(zhí)行器動(dòng)力學(xué)建模
        3.1.2 驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力學(xué)建模
        3.1.3 基于繩索彈性的動(dòng)力學(xué)建模
    3.2 繩索張力優(yōu)化
        3.2.1 繩索張力分解
        3.2.2 繩索張力優(yōu)化模型與求解
        3.2.3 張力優(yōu)化算法驗(yàn)證與分析
    3.3 動(dòng)力學(xué)仿真
    3.4 本章小結(jié)
第四章 繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人控制策略研究
    4.1 力/位混合控制策略
        4.1.1 力/位混合控制原理
        4.1.2 力/位混合控制器的設(shè)計(jì)
    4.2 力/位混合控制仿真與結(jié)果分析
        4.2.1 力/位混合控制策略參數(shù)整定
        4.2.2 力/位混合控制仿真方案設(shè)計(jì)
        4.2.3 仿真試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)
        4.2.4 仿真結(jié)果分析
    4.3 繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)搭建
        4.3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.3.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 繩索牽引并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)
    5.1 待辨識(shí)參數(shù)的確定
    5.2 參數(shù)辨識(shí)模型的推導(dǎo)
    5.3 參數(shù)辨識(shí)過程
        5.3.1 參數(shù)辨識(shí)方法的選擇
        5.3.2 激勵(lì)軌跡的設(shè)計(jì)
        5.3.3 參數(shù)估計(jì)方法
    5.4 參數(shù)辨識(shí)仿真和驗(yàn)證
        5.4.1 參數(shù)辨識(shí)仿真
        5.4.2 參數(shù)辨識(shí)驗(yàn)證
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3176253