【摘 要】
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3-UPU并联机器人具有结构刚度大、控制精度高以及末端件惯性小等优点。因此在智能控制、汽车制造、并联机床以及化工生产等诸多领域内被广泛的应用。本文以气动3-UPU并联机器人为研究目标,对机器人位姿控制进行仿真模拟和试验研究。主要工作和研究成果如下所述:首先,对气动3-UPU并联机器人系统进行了硬件选型和平台搭建,并根据机器人的几何特征对其进行运动学分析,获得机构的工作空间以及机构位置正逆解。对气动
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3-UPU并联机器人具有结构刚度大、控制精度高以及末端件惯性小等优点。因此在智能控制、汽车制造、并联机床以及化工生产等诸多领域内被广泛的应用。本文以气动3-UPU并联机器人为研究目标,对机器人位姿控制进行仿真模拟和试验研究。主要工作和研究成果如下所述:首先,对气动3-UPU并联机器人系统进行了硬件选型和平台搭建,并根据机器人的几何特征对其进行运动学分析,获得机构的工作空间以及机构位置正逆解。对气动位置伺服系统进行了机理建模,建立了系统的离散数学模型。其次,因气动位置伺服系统无法获得精确的数学模型。因此,采用仅由系统历史输入输出数据决定的紧格式无模型自适应控制算法对系统进行位姿控制。同时,针对传统的无模型自适应控制目前存在参数整定和优化困难的问题,提出一种基于遗传算法的紧格式无模型自适应控制参数寻优法。并对三种控制算法的控制性能进行仿真对比,仿真结果表明无模型控制优于传统的PID控制,且遗传算法寻优的无模型自适应控制相对于无模型自适应控制具有更快的响应速度以及更好的跟踪性能。最后,基于Lab Windows/CVI软件平台开发了机器人位姿控制系统,并对机器人位姿控制进行试验验证。试验结果表明,基于遗传算法寻优的无模型自适应控制与传统的PID控制相比,阶跃响应上升时间和调节时间分别平均缩短了约15%和25%,正弦跟踪均方误差减小了约13.6%。
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