2-DOF并联机器人控制研究

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并联机器人具有刚度大、承载能力强、位置误差不积累、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点,已经成为机器人领域的研究热点,并在航天、海底作业、计算机辅助医疗设备、生物工程以及制造业等方面有着广泛而重要的应用。少自由度并联机构由于其驱动元件少、造价低、结构简单紧凑、实用价值高,而具有较好的发展应用前景,因此对其进行研究显得十分必要。基于此,本文针对冗余2-DOF并联机器人,分析了其运动学关系、工作空间,并对其进行了轨迹规划和控制策略、控制方法的研究。在机器人控制理论研究方面,由于机器人系统具有很强的耦合性和不确定性,外部扰动大,且又要求较高的跟踪精度,所以对机器人进行跟踪控制是一个比较困难的问题。而滑模变结构系统能够有效的解决非线性问题,且对参数不确定性和外部扰动具有强鲁棒性。鉴于滑模变结构控制的这一系列优点,本文设计了动态滑模变结构控制器,研究了其在机器人控制中的应用,仿真结果和理论证明都表明该控制律具有快速有效跟踪期望轨迹的优良性能。在并联机构数控系统的控制实验中,采用多微处理器结构,以“PC机+多轴运动控制卡”进行构建。这种结构既简化了控制系统的结构,又具有较好的实时性和可靠性。最后利用VC++设计控制软件,使并联机构能在其工作空间内完成给定的轨迹运动,而且具有一定的控制精度。
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