| 【中文题名】 | 机械臂协调操作柔性负载系统建模与控制 |
| 【英文题名】 | Modeling and Control of a Dual-manipulator System Handling a Flexible Payload |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-9-12 |
| 【中关键词】 | 机械臂,柔性负载,有限元,虚拟连杆,刚性控制,协调控制 |
| 【英关键词】 | manipulator,flexible payload,finite element,virtual link,rigid control,cooperative control, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机械手> |
| 【论文摘要】 |
机械臂已经被广泛应用于各种场合,到目前为止大多数研究对象都是刚性的,然而现实中有很多柔性负载,对它们的研究有很大意义。
本文针对机械臂协调操作柔性负载,首先给出了虚拟连杆的概念作为柔性体的基准,然后以这个基准把柔性梁分为4个单元。分析了由于坐标选择的原因,坐标原点两侧柔性坐标定义时出现的特殊情况,应用有限元法与Lagrange方程推导了柔性物体的刚性动力学方程与振动方程。为了使系统有一个统一坐标形式,给出了关节角坐标,末端执行器坐标与物体坐标之间的转换关系,在物体坐标建立了协调系统的刚性动力学方程与振动方程,分析了系统模型的一些特性。研究了James等人提出的刚性控制方法,在他们方法的基础上提出了针对本文控制对象的控制方法,并针对方法进行了仿真研究,结果证明了方法的有效性。然后利用力反馈作用设计了混合控制器,分析了力的有界性并通过仿真验证了这个结果。 |
| 【论文题纲】 |
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提要 |
4-7 |
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第一章 绪论 |
7-18 |
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1.1 选题背景及意义 |
7-8 |
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1.2 机械臂操作柔性负载的研究现状 |
8-16 |
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1.2.1 单臂操作 |
9-12 |
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1.2.2 多臂协调 |
12-16 |
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1.3 本文主要工作及章节安排 |
16-18 |
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1.3.1 问题提出及解决问题 |
16-17 |
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1.3.2 内容安排 |
17-18 |
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第二章 柔性机械臂系统有限元模型 |
18-26 |
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2.1 引言 |
18 |
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2.2 梁杆有限元建模基础 |
18-21 |
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2.2.1 梁结构离散化 |
18-19 |
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2.2.2 梁结构运动学 |
19-21 |
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2.2.3 梁结构动力学 |
21 |
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2.3 柔性机械臂有限元建模 |
21-25 |
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2.3.1 柔性机械臂运动学 |
22-23 |
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2.3.2 柔性机械臂动力学 |
23-25 |
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2.4 本章小结 |
25-26 |
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第三章 机械臂协调操作柔性负载系统的动力学建模 |
26-44 |
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3.1 负载运动学 |
26-30 |
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3.1.1 结构描述 |
26-28 |
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3.1.2 运动学 |
28-30 |
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3.2 负载动力学 |
30-41 |
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3.2.1 能量方程 |
30-31 |
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3.2.2 负载动力学模型 |
31-41 |
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3.3 协调系统动力学模型 |
41-43 |
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3.4 本章小结 |
43-44 |
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第四章 机械臂协调操作柔性负载系统控制算法研究 |
44-50 |
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4.1 位置控制 |
44-46 |
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4.1.1 控制结构 |
44-45 |
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4.1.2 稳定性证明 |
45-46 |
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4.2 力/位置混合控制 |
46-49 |
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4.3 本章小结 |
49-50 |
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第五章 仿真研究 |
50-57 |
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5.1 系统及控制参数 |
50 |
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5.2 仿真结果 |
50-56 |
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5.2.1 位置仿真结果 |
50-52 |
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5.2.2 振动仿真结果 |
52-55 |
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5.2.3 力仿真结果 |
55-56 |
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5.3 本章小结 |
56-57 |
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第六章 全文总结 |
57-59 |
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参考文献 |
59-66 |
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摘要 |
66-68 |
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ABSTRACT |
68-71 |
|
致谢 |
71 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384602 |
