PowerCube模块化机器人惯性参数辨识

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模块化机器人是机器人技术发展的一个新方向。相对于传统机器人而言,模块化机器人因其构型的多样性、对复杂环境的适应性以及硬件和控制软件上的模块化、标准化等优点而受到普遍关注,目前国内外正对其展开深入研究,并取得大量的成果。但这些成果大部份着重于运动学方面的理论分析和仿真,而对其动力学方面的特性则涉及不多。因此,研究模块化机器人的动力学特性有十分重要的理论意义与实用价值。本文从模块化机器人的动力学模型出发推导出了一种基于六维力/力矩传感器的模块化机器人惯性参数辨识模型,并根据该模型,利用中国科学院合肥智能机械研究所生产的SAFS-5型六维力/力矩传感器对德国AMTEC公司生产的PowerCube模块化机器人进行惯性参数辨识实验研究。 首先,从牛顿-欧拉方程出发,详细推导了模块化机器人动力学模型的递推形式,并通过与其它一些建模方法的比较,说明该方法在对模块化机器人进行动力学建模时具有计算量少、便于实时控制、编程简单利于实现控制软件模块化等优点。 其次,分析模块化机器人的动力学方程,指出方程中有大量未知的惯性参数,这些参数与机器人的动力学特性密切相关,若要实现动力学的精确控制,则需要对这些参数进行辨识。由于模块化机器人本身不具有力反馈功能,引入六维力/力矩传感器对机器人基座的受力情况进行实时测量,并根据机器人基座受力平衡原理,利用六维力/力矩传感器信息以及模块化机器人各关节的码盘信息,结合机器人动力学模型推导出模块化机器人的惯性参数辨识模型。 最后,以PowerCube模块化机器人实体为研究对象,对其惯性参数进行辨识实验研究。
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