Brachiation機(jī)器人的連續(xù)移動(dòng)是一種模仿長(zhǎng)臂猿在樹枝間擺蕩移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式。由于Brachiation機(jī)器人系統(tǒng)屬于一個(gè)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng),具有二階非完整約束及運(yùn)動(dòng)不可積的特點(diǎn),這使得很難找到一條可行的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)可靠的連續(xù)移動(dòng)。針對(duì)這一問題,本文采用基于大阻尼欠驅(qū)動(dòng)的方法進(jìn)行仿猿雙臂手機(jī)器人連續(xù)移動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)及仿真與實(shí)驗(yàn)研究。本文在分析連續(xù)抓桿運(yùn)動(dòng)的調(diào)整、松桿、擺蕩、抓桿四個(gè)階段的基礎(chǔ)上,分別進(jìn)行了四個(gè)階段運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)。分別進(jìn)行了各階段主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的軌跡規(guī)劃,采用PID控制律進(jìn)行軌跡跟蹤控制。調(diào)整階段控制器的設(shè)計(jì),采用最優(yōu)化方法進(jìn)行各關(guān)節(jié)目標(biāo)角度的優(yōu)化設(shè)計(jì),使在擺蕩階段初期能夠獲得較大的重力勢(shì)能,從而欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)能夠擺蕩到更大的角度。松桿階段控制器的設(shè)計(jì),針對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)角度誤差及桿件參數(shù)誤差導(dǎo)致采用運(yùn)動(dòng)學(xué)判斷條件在進(jìn)行松桿結(jié)束判斷時(shí)在實(shí)驗(yàn)中不可靠的問題,設(shè)計(jì)了松桿階段各關(guān)節(jié)軌跡及松桿結(jié)束條件。擺蕩階段控制器的設(shè)計(jì),為使欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)在主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的耦合作用下能夠以更低的速度向前擺蕩,同時(shí)使肘關(guān)節(jié)軌跡最大角速度盡可能小,采用兩段的三角函數(shù)角速度軌跡進(jìn)行肘關(guān)節(jié)角速度軌跡的規(guī)劃,分別設(shè)計(jì)了關(guān)... 

【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(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

猿猴擺蕩運(yùn)動(dòng)[2]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文991 年 Fukuda 等將仿猿雙臂手機(jī)器人可以簡(jiǎn)化為一個(gè)平面兩桿機(jī)a 所示。并首次制造了 BMR 機(jī)器人，如圖 1-2a 所示。機(jī)器人的驅(qū)的連接處的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，機(jī)器人一個(gè)手爪松開，機(jī)器人開始擺蕩，關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力矩，使機(jī)器人的手爪可以接近下一個(gè)擺蕩桿的位置999年吳偉國(guó)博士在日本名古屋大學(xué)作博士后研究期間在國(guó)際上首多種移動(dòng)方式的類人及類人猿機(jī)器人概念和總體構(gòu)想，進(jìn)行了類統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)控制及仿真基礎(chǔ)研究，并于 2000 年研制出具有 20猿機(jī)器人 I 號(hào)機(jī)系統(tǒng)[13]。多種移動(dòng)方式的類人及類人猿機(jī)器人可務(wù)選擇合適的移動(dòng)方式如雙足步行、四足步行、擺蕩抓桿運(yùn)動(dòng)。此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了 Gorilla Robot II、III 型機(jī)器人，III 型機(jī)器人。Kaji利用機(jī)器人“Gorilla Robot II”進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。機(jī)器人高 1m，重 20.0個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)[14]。Kajima（2005 年）等進(jìn)行了 Gorilla Robot III 機(jī)器驗(yàn)[15]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者設(shè)計(jì)的雙臂手機(jī)器人手爪擺蕩到目標(biāo)桿附近時(shí)需要迅速閉合手因此需要手爪閉合速度較高，手爪在閉標(biāo)桿完全離開手爪范圍內(nèi)之前閉合或勾中如果位置控制不夠準(zhǔn)確，手爪可能會(huì)使機(jī)器人退轉(zhuǎn)速度加快，進(jìn)一步使手爪加困難。而長(zhǎng)臂猿在擺蕩運(yùn)動(dòng)過程中并抓桿困難。根據(jù)猿猴在擺蕩在目標(biāo)桿位間形成了大阻尼，同時(shí)調(diào)整另一只手抓生仿人機(jī)器人及其智能運(yùn)動(dòng)控制研究室的大阻尼運(yùn)動(dòng)問題，并自主設(shè)計(jì)研制了臂手機(jī)器人如圖 2-1a 所示，該機(jī)器人由移動(dòng)機(jī)器人改造而成，原機(jī)器人為全驅(qū)殊的手爪，能夠提供較大的夾緊力。腕進(jìn)入手爪內(nèi)避免發(fā)生碰撞。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]仿生機(jī)器人研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王國(guó)彪,陳殿生,陳科位,張自強(qiáng).  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(13)
[2]三自由度欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人抓握目標(biāo)桿運(yùn)動(dòng)控制[J]. 吳偉國(guó),席寶時(shí).  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(11)
[3]靈長(zhǎng)類仿生機(jī)器人懸臂運(yùn)動(dòng)仿生控制綜述[J]. 張曉華,趙旖旎,程紅太.  控制工程. 2011(02)
[4]基于動(dòng)態(tài)伺服的欠驅(qū)動(dòng)雙擺機(jī)器人仿生懸擺控制[J]. 趙旖旎,程紅太,張曉華.  機(jī)器人. 2009(04)

碩士論文
[1]仿猿雙臂手大阻尼欠驅(qū)動(dòng)連續(xù)移動(dòng)控制研究[D]. 黃民昌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]仿猿雙臂手機(jī)器人抓桿連續(xù)移動(dòng)控制研究[D]. 顧夏東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號(hào)：2908975