隨著科學(xué)的發(fā)展,軟體機(jī)器人成為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn);而醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展以及老齡化社會(huì)的出現(xiàn),使得軟體機(jī)器人的研究也得到越來(lái)越多的重視。作為軟體機(jī)器人的重要分支,軟體執(zhí)行器由于是由柔性材料構(gòu)成對(duì)易碎物體具有很高的安全性,并且對(duì)人體具有親和力,其研究更加受到科學(xué)家們的關(guān)注和推崇。而Micro-hand作為軟體執(zhí)行器領(lǐng)域研究的一個(gè)代表,由硅橡膠制成,其具有波紋管的形狀,是一種柔性氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),只需要一根空氣管就可以在正負(fù)壓下產(chǎn)生兩種卷曲運(yùn)動(dòng)。然而,由于執(zhí)行器具有非線性特性,使得對(duì)執(zhí)行器的精確建模和穩(wěn)定控制,以及跟蹤性能控制變得非常困難。本文將基于演算子理論的魯棒右互質(zhì)分解方法對(duì)Micro-hand非線性系統(tǒng)進(jìn)行魯棒控制和跟蹤控制研究。1.由于Micro-hand執(zhí)行器系統(tǒng)為非線性的,本文考慮采用演算子理論來(lái)描述Micro-hand系統(tǒng)模型,僅僅需要考慮輸入氣壓和執(zhí)行器彎曲角度之間的關(guān)系,并基于同構(gòu)進(jìn)行了有效分解,進(jìn)而通過(guò)最小二乘辨識(shí)算法對(duì)橡膠管半徑進(jìn)行了辨識(shí),改進(jìn)了既存文獻(xiàn)中對(duì)半徑恒定不變的缺點(diǎn)。2.因氣壓是隨時(shí)間而非線性變化的,這給Micro-hand系統(tǒng)的實(shí)時(shí)精確控制研究帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

軟體機(jī)器人手套.Fig.1.1softrobotichand.

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文3的局限，促進(jìn)了醫(yī)療手術(shù)的發(fā)展，如低自由度的操作設(shè)備給手術(shù)帶來(lái)的限制[8]，例如哈佛大學(xué)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的氣動(dòng)人工心臟[9]，岡山大學(xué)的仿蠕蟲(chóng)自主推進(jìn)式內(nèi)窺鏡[10]等。軟體機(jī)器人的出現(xiàn)可以通過(guò)與通信技術(shù)相結(jié)合，將會(huì)極大改善醫(yī)療手術(shù)時(shí)的設(shè)備設(shè)施，可能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手術(shù)的現(xiàn)實(shí)和普及，為看病難、醫(yī)療資源分布不均等問(wèn)題的解決提供了新的思路。軟體機(jī)器人的廣泛應(yīng)用與自身優(yōu)勢(shì)，可以保證其有著很好的發(fā)展保障。圖1.1軟體機(jī)器人手套.Fig.1.1softrobotichand.圖1.2Vine-Line機(jī)器人.Fig.1.2Vine-Linerobot.在世界經(jīng)濟(jì)整體低迷的時(shí)代背景下，特別是美國(guó)全方面的對(duì)中國(guó)的壓迫，中國(guó)科技的發(fā)展面對(duì)著較大的下行壓力，而且在全球經(jīng)濟(jì)增速變緩的情形下，國(guó)內(nèi)的制造業(yè)在頂住壓力使得自身發(fā)展水平和創(chuàng)新能力有著明顯提高，相信以軟體機(jī)器人為代表的這種高端制造行業(yè)會(huì)迎來(lái)快速增長(zhǎng)期，并且極有可能成為引爆中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展社會(huì)進(jìn)步的又一個(gè)引爆點(diǎn)。而軟體機(jī)器人在向著更多方面方向發(fā)展以及智能化水平的進(jìn)步，其運(yùn)用將對(duì)醫(yī)療衛(wèi)生、養(yǎng)老康復(fù)、勘探救援等領(lǐng)域產(chǎn)生顛覆式的影響。由此來(lái)看，中國(guó)軟體機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展空間。

基于演算子理論的Micro-hand非線性系統(tǒng)的魯棒控制研究41.2軟體機(jī)器人研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外現(xiàn)狀對(duì)于未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，機(jī)器人技術(shù)被認(rèn)為是具有舉足輕重地位的高科技之一，無(wú)論國(guó)外還是國(guó)內(nèi)對(duì)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展也越來(lái)越重視，對(duì)于軟體機(jī)器人的發(fā)展也有著長(zhǎng)足的進(jìn)步。1989年以來(lái)，日本岡山大學(xué)的Suzumori團(tuán)隊(duì)[11-12]研發(fā)出軟體機(jī)器人微型手，如圖1.3所示，制成材料是選擇由硅膠材料，這樣具有較好的靈活性，還具有多個(gè)自由度，并且可實(shí)現(xiàn)抓娶移動(dòng)物體等操作；Suzumori團(tuán)隊(duì)還專(zhuān)注于氣動(dòng)執(zhí)行器的研究，是利用壓縮氣體作為執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)方式，為現(xiàn)在的研究人員提供了不同的研究思路[13-15]；2007年美國(guó)對(duì)軟體機(jī)器人研究也做出相應(yīng)舉措，國(guó)防部的高級(jí)研究計(jì)劃局提出了鉆研應(yīng)用于化學(xué)領(lǐng)域的軟體機(jī)器人Chembots的規(guī)劃，Chembots是一種柔韌的靈活的機(jī)器人，它可以通過(guò)跟自己尺寸大小的通道；也可變換自身的形狀和尺寸，Chembots是材料化學(xué)和機(jī)器人學(xué)的綜合應(yīng)用，是屬于一種中尺寸的軟體機(jī)器人[2]。2016年，哈佛大學(xué)的Wyss團(tuán)隊(duì)，利用3D打印技術(shù)研制出世界上第一個(gè)完全的微型軟體的外形酷似章魚(yú)的自主仿生機(jī)器人：八爪魚(yú)(Octobot)[16]，如圖1.4所示。Octobot的材料選擇也是硅橡膠制成，大小只有手掌般，而且各個(gè)構(gòu)件上都沒(méi)有使用硬性材料，驅(qū)動(dòng)方式也不是靠電來(lái)驅(qū)動(dòng)的，而是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的大量氣體聚集壓縮，借助壓強(qiáng)變化，以及流體驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自身的運(yùn)動(dòng)，為軟體機(jī)器人的發(fā)展帶來(lái)了跨時(shí)代的突破。圖1.3日本岡山大學(xué)Suzumori--小型柔性機(jī)械手.Fig.1.3Suzumori,OkayamaUniversity,Japan--smallflexiblemanipulator.近年來(lái)，軟體機(jī)器人方面的研究發(fā)展迅速，2019年8月份發(fā)表在《Nature》旗下開(kāi)源綜合性期刊《科學(xué)報(bào)告》(ScientificReport)上多倫多大學(xué)的HaniN

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]軟體機(jī)器人研究現(xiàn)狀綜述[J]. 曹玉君,尚建忠,梁科山,范大鵬,馬東璽,唐力.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2012(03)
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碩士論文
[1]基于演算子理論的非線性魯棒控制設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D]. 鄭敏.中原工學(xué)院 2014
[2]幾類(lèi)非線性不確定系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性分析及控制設(shè)計(jì)[D]. 黃志華.天津工業(yè)大學(xué) 2008
[3]最優(yōu)魯棒穩(wěn)態(tài)跟蹤控制器設(shè)計(jì)[D]. 胡麗敏.汕頭大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3053463