一种欠驱动6R并联机构的运动控制策略研究

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欠驱动机器人是一类控制输入数目少于系统自由度的机械系统,它包含有多个被动关节,具有能耗低、成本少、重量轻等诸多优点,在太空探测、工业生产等领域拥有广阔的应用前景,但同时与全驱动机器人相比,其控制的难度显著提高,目前该类型机器人的研究越来越受到人们的重视,已成为机器人研究领域的热点问题。本文研究了一种欠驱动6R并联机构,基于这种欠驱动并联机构的数学建模,将系统的运动学和动力学方程联立,增加了系统的已知量个数,由于在理论上方程组的解具有确定性,以此对此机构提出了一种新的控制策略,并搭建了运动平台,并通过运动平台的仿真实验和理论求解的对比,验证理论的可行性。本文的主要内容如下:第一部分分析了欠驱动并联机器人在国内外的发展现状,及欠驱动机构的相关概念和发展现状,指出了本文的研究内容、意义和目的。第二部分基于该欠驱动机构的物理模型,对机构进行了运动学和动力学综合分析,提出了一种利用直流力矩电机特性,对系统输入端力矩和转速协调控制的新策略,并推导出了其关系式,理论上验证了其控制的可行性。第三部分设计并搭建了欠驱动6R并联机构控制系统,包括机械本体,直流电机及其驱动部分,光电编码器接口电路,设备通讯等几方面内容,为后续实验研究搭建软件和硬件平台。第四部分利用动力学仿真软件ADAMS对该欠驱动并联机构进行运动学和动力学仿真,将仿真实验数据和理论计算数据进行对比,通过对仿真实验数据的分析,验证新型控制策略的有效性。
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