| 【中文题名】 | 冗余驱动六自由度并联机器人控制策略研究 |
| 【英文题名】 | Control Study of 6-DOFs Parallel Manipulator with Redundant Actuation |
| 【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】 | 2007-9-29 |
| 【中关键词】 | 冗余驱动,并联机器人,运动学,动力学,模糊自适应PID, |
| 【英关键词】 | redundant actuation,parallel manipulator,kinematics,dynamics,fuzzy self-adaptive PID, |
| 【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>机器人> |
| 【论文摘要】 |
并联机器人具有刚度大、自重负荷比小、精度高等优点，特别是在许多领域中的重要应用，弥补了串联机器人的不足，扩大了整个机器人的应用范围。但目前关于并联机器人的动力学分析和控制策略的研究还相对较少，许多方向还有待进一步研究与开发，这些都限制了并联机器人的推广应用。
本文以8输入6自由度冗余驱动并联机器人为研究对象，介绍了冗余驱动的基本原理，求出了其逆运动学方程，建立动力学模型，并进一步推出动力学方程。根据冗余驱动并联机器人的构造特点简化机器人模型，实现机器人运动仿真；分别设计PID控制器和模糊自适应PID控制器，对6自由度冗余并联机器人进行运动控制，仿真结果表明，模糊自适应PID控制可以取得更好的控制效果。
首先，本文详细介绍了机器人及并联机器人的发展及研究现状，总结了目前并联机器人研究领域取得的成就和存在的问题，提出了本文研究的内容、目的及意义。
其次，介绍了8输入6-DOFs冗余驱动并联机器人构造原理，利用自均力驱动模块和冗余驱动的原理，可以降低机器人系统的复杂程度，为进一步的控制打下基础。
接着，在前人提出的并联机器人模型的基础上，本文引入了8输入6-DOFs并联机器... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-11 |
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第一章 绪论 |
11-21 |
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1.1 引言 |
11 |
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1.2 机器人的发展 |
11-15 |
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1.2.1 工业机器人的发展状况 |
11-14 |
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1.2.2 并联机器人的提出及应用 |
14-15 |
|
1.3 并联机器人的研究现状 |
15-18 |
|
1.3.1 并联机器人的机构学理论 |
15-16 |
|
1.3.2 动力学分析与控制 |
16-18 |
|
1.4 并联机器人的发展趋势 |
18-19 |
|
1.5 本课题研究内容、目的和意义 |
19-21 |
|
1.5.1 论文内容 |
19 |
|
1.5.2 论文目的和意义 |
19-21 |
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第二章 冗余驱动6-DOFs并联机器人概论 |
21-31 |
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2.1 引言 |
21 |
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2.2 预备知识 |
21-24 |
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2.2.1 位姿描述和齐次变换 |
21-23 |
|
2.2.2 RPY角描述方法 |
23-24 |
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2.3 6-DOFs并联机器人结构描述 |
24-26 |
|
2.3.1 冗余驱动并联机器人的介绍 |
24-25 |
|
2.3.2 6-DOFs并联机器人的结构 |
25-26 |
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2.4 6-DOFs并联机器人运动学反解 |
26-30 |
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2.5 小结 |
30-31 |
|
第三章 冗余驱动6-DOFs并联机器人动力学分析 |
31-45 |
|
3.1 引言 |
31 |
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3.2 机器人动力学方程的建立 |
31-35 |
|
3.2.1 牛顿-欧拉动力学法 |
31-33 |
|
3.2.2 凯恩动力学法 |
33-34 |
|
3.2.3 拉格朗日法 |
34-35 |
|
3.3 6-DOFs并联机器人动力学方程 |
35-43 |
|
3.3.1 雅克比矩阵 |
35-37 |
|
3.3.2 哥氏力和离心力的求解 |
37-38 |
|
3.3.3 6-DOFs并联机器人的动能和势能 |
38-41 |
|
3.3.4 6-DOFs并联机器人拉格朗日动力学方程 |
41-43 |
|
3.4 6-DOFs并联机器人参数设定 |
43-44 |
|
3.5 小结 |
44-45 |
|
第四章 6-DOFs并联机器人PID控制 |
45-66 |
|
4.1 引言 |
45 |
|
4.2 机器人控制的基本原则 |
45-48 |
|
4.2.1 控制器分类 |
45-46 |
|
4.2.2 主要控制变量 |
46-47 |
|
4.2.3 主要控制层次 |
47-48 |
|
4.3 几种控制方法的介绍 |
48-54 |
|
4.3.1 位置控制 |
48-50 |
|
4.3.2 变结构控制 |
50-52 |
|
4.3.3 机器人的自适应控制 |
52-53 |
|
4.3.4 机器人的智能控制 |
53-54 |
|
4.4 6-DOFs并联机器人控制系统模型 |
54-61 |
|
4.4.1 直流电机传递函数 |
54-56 |
|
4.4.2 6-DOFs并联机器人运动学仿真 |
56-61 |
|
4.5 6-DOFs并联机器人运动学PID控制 |
61-65 |
|
4.5.1 常规PID控制器原理 |
61-63 |
|
4.5.2 6-DOFs并联机器人运动学PID控制仿真结果 |
63-65 |
|
4.6 小结 |
65-66 |
|
第五章 6-DOFs并联机器人模糊PID控制 |
66-78 |
|
5.1 引言 |
66 |
|
5.2 模糊控制的基本原理 |
66-71 |
|
5.2.1 模糊控制概述 |
66-68 |
|
5.2.2 模糊集合及隶属函数 |
68-69 |
|
5.2.3 模糊关系及模糊推理 |
69-70 |
|
5.2.4 查表法实现模糊控制 |
70-71 |
|
5.3 6-DOFs并联机器人运动学模糊PID控制 |
71-76 |
|
5.3.1 模糊PID控制器设计 |
71-74 |
|
5.3.2 6-DOFs并联机器人运动学模糊PID控制仿真结果 |
74-76 |
|
5.4 小结 |
76-78 |
|
第六章 总结和展望 |
78-80 |
|
6.1 总结 |
78-79 |
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6.2 展望 |
79-80 |
|
参考文献 |
80-86 |
|
致谢 |
86-87 |
|
攻读硕士期间参加的项目及发表的论文 |
87 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385237 |
