地震等自然災(zāi)害給人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損失,研究高效救援裝備、突破共性關(guān)鍵技術(shù),是發(fā)展應(yīng)急救援產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)。本文以自主設(shè)計(jì)開發(fā)的七自由度液壓機(jī)械臂為基礎(chǔ),開展運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和關(guān)節(jié)空間內(nèi)軌跡跟蹤控制兩方面的研究,可進(jìn)一步提高救援機(jī)器人的自動(dòng)化水平,提高冗余自由度液壓機(jī)械臂的軌跡跟蹤控制精度。首先,根據(jù)救援機(jī)器人現(xiàn)場功能要求開發(fā)機(jī)械臂平臺(tái),參考人體手臂設(shè)計(jì)了一種新型RRRPRPRPRPRYRR構(gòu)型的七自由度機(jī)械臂結(jié)構(gòu),采用液壓驅(qū)動(dòng)方式提供動(dòng)力�；趚PC Target平臺(tái)開發(fā)冗余液壓機(jī)械臂實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。其次,對(duì)冗余液壓機(jī)械臂進(jìn)行正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,使用蒙特卡羅法獲取機(jī)械臂的工作空間,采用微分變換法求解機(jī)械臂的雅克比矩陣。針對(duì)機(jī)械臂冗余特性對(duì)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解帶來的問題,提出一種基于加權(quán)最小范數(shù)法和閉環(huán)的求解算法。此方法通過設(shè)置新型阻尼系數(shù)計(jì)算公式,提高雅克比矩陣求解穩(wěn)定性,避免出現(xiàn)奇異形態(tài)。通過添加目標(biāo)優(yōu)化函數(shù),避免出現(xiàn)超出關(guān)節(jié)極限位置的情況�；陂]環(huán)求解思路對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化,提高逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解精度。然后,針對(duì)具有強(qiáng)非線性和較多不確定性因素的液壓機(jī)械臂關(guān)節(jié)空間軌跡跟蹤問題,建立動(dòng)力學(xué)簡化模型,提出一種基于... 

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號(hào)說明
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 救援機(jī)器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 本文擬研究的關(guān)鍵技術(shù)及意義
    1.3 擬研究關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 冗余機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制的研究現(xiàn)狀
    1.4 研究難點(diǎn)
    1.5 本文研究目標(biāo)與研究內(nèi)容
        1.5.1 研究目標(biāo)
        1.5.2 研究內(nèi)容
第二章 冗余液壓機(jī)械臂平臺(tái)的開發(fā)
    2.1 冗余液壓機(jī)械臂的應(yīng)用平臺(tái)
    2.2 冗余液壓機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.1 設(shè)計(jì)需求分析
        2.2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.3 冗余液壓機(jī)械臂液壓系統(tǒng)開發(fā)
    2.4 冗余液壓機(jī)械臂電控系統(tǒng)開發(fā)
        2.4.1 電控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
        2.4.2 硬件選型及開發(fā)
    2.5 本章小結(jié)
第三章 冗余液壓機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.1 冗余液壓機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.2 工作空間分析
    3.3 雅克比矩陣求解
    3.4 冗余液壓機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解
        3.4.1 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解研究目標(biāo)
        3.4.2 傳統(tǒng)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解方法及其局限性
        3.4.3 冗余機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解方法的提出
        3.4.4 基于閉環(huán)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解方法優(yōu)化
        3.4.5 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解仿真研究
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于時(shí)延估計(jì)的液壓機(jī)械臂關(guān)節(jié)空間軌跡跟蹤控制研究
    4.1 液壓機(jī)械臂軌跡跟蹤控制研究目標(biāo)
    4.2 冗余液壓機(jī)械臂系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡化模型
        4.2.1 動(dòng)力學(xué)建模分析
        4.2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)簡化模型
        4.2.3 電液比例系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡化模型
        4.2.4 整體動(dòng)力學(xué)簡化模型
    4.3 基于TDE的自適應(yīng)模糊控制方法
        4.3.1 基于TDE控制方法的研究及不足
        4.3.2 基于TDE的自適應(yīng)模糊控制方法架構(gòu)
        4.3.3 模糊模塊
        4.3.4 自適應(yīng)模塊
        4.3.5 穩(wěn)定性分析
        4.3.6 補(bǔ)償器設(shè)計(jì)
    4.4 基于MATLAB和ADAMS的聯(lián)合仿真研究
        4.4.1 仿真設(shè)置
        4.4.2 仿真結(jié)果及分析
    4.5 實(shí)驗(yàn)研究
        4.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置
        4.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.5.3 實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論
    4.6 本章小結(jié)
第五章 冗余液壓機(jī)械臂末端軌跡跟蹤控制研究
    5.1 末端軌跡跟蹤控制基本原理
    5.2 末端期望軌跡跟蹤實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置
        5.2.2 空間直線軌跡跟蹤結(jié)果
        5.2.3 空間曲線軌跡跟蹤結(jié)果
        5.2.4 結(jié)果分析及結(jié)論
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果及獎(jiǎng)勵(lì)
致謝
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]噴涂機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解算法與仿真軟件[D]. 楊震.華中科技大學(xué) 2013
[4]類蛇形多關(guān)節(jié)搜救救援機(jī)器人研究[D]. 趙華鶴.哈爾濱工程大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3698371