【摘 要】
:
伴随机器人智能化水平的提升,对机器人的运动控制提出了更高要求。欠驱动系统是指机器人系统的独立控制变量个数小于自由度数的一类典型非线性系统,该系统具有重量轻、耗能低、灵活性高等优点,在空间机器人、水下机器人等领域应用广泛。体操机器人是欠驱动系统的典型应用环境,基于体操机器人的深入研究对其他复杂欠驱动系统的发展具有重要意义。本文从Acrobot理论模型出发,对欠驱动体操机器人及非线性系统展开研究,旨在
论文部分内容阅读
伴随机器人智能化水平的提升,对机器人的运动控制提出了更高要求。欠驱动系统是指机器人系统的独立控制变量个数小于自由度数的一类典型非线性系统,该系统具有重量轻、耗能低、灵活性高等优点,在空间机器人、水下机器人等领域应用广泛。体操机器人是欠驱动系统的典型应用环境,基于体操机器人的深入研究对其他复杂欠驱动系统的发展具有重要意义。本文从Acrobot理论模型出发,对欠驱动体操机器人及非线性系统展开研究,旨在设计一款可以实现特定体操动作的欠驱动机器人。本文的主要研究内容如下:首先,分析了两连杆欠驱动体操机器人的动力学模型。根据体操机器人在单杠上的约束条件,利用拉格朗日方程建立了杠上动力学模型。在杠上动力学模型的基础上,针对体操机器人在倒立平衡位置附近的状态特性,建立了倒立平衡位置简化动力学模型。在Simulink中搭建动力学模型,并验证了模型的正确性。其次,设计了欠驱动体操机器人系统,包括体操机器人机械系统设计和硬件电路设计。机械系统设计以体操机器人运动特点为设计基础,首先进行总体方案设计;然后提出设计指标,考虑运动过程中能量积聚、运动干涉、走线布局、容错性等方面,按照被动关节、第一连杆、主动关节、第二连杆的顺序依次设计了体操机器人的机械系统;最后验证了所设计机械系统符合预期指标,并对关键零部件进行强度和刚度校核。硬件电路以STM32为控制核心,按照电流流入控制芯片、控制芯片输出指令的顺序,设计了电源电路,欠压报警电路、手爪电机驱动电路、传感电路等原理图;然后对元器件合理布局,设计了具备加工条件的PCB板,建立起功能完善的电气系统。最后,研究了体操机器人的运动控制方法,搭建体操机器人实验平台,设计实验验证了控制策略的有效性。比较能量递增方法和能量收敛方法的特点,结合倒立平衡阶段需求,采用能量收敛方法控制机器人摆起;设计了线性二次型调节器,用于机器人倒立平衡阶段的控制。在系统动力学方程和控制方法的基础上建立仿真模型,依据控制方法特性,设定合理的能量切换条件,使机器人实现了特定的体操动作。将控制方法移植到体操机器人系统,控制机器人运动,采集实验数据绘制曲线,从实验现象和状态量曲线两方面解释了控制方法在机器人控制中的体现,实现了体操机器人抓杠、摆起、倒立平衡控制,验证了控制方法的有效性和鲁棒性。
其他文献
第八届中国竞争政策论坛即将落下帷幕。在两天的时间里,与会嘉宾从中国自贸区、自由港建设的视角,围绕“更高水平开放与竞争政策”这一主题,进行了紧张而富有成效的讨论。首
目的:研制甘草酸为模板的固相萃取柱,并将其应用到药草中高纯度甘草酸的分离富集方面。方法:以丙烯酰胺修饰的碳纳米管为载体,甘草酸为模板,丙烯酰胺为功能单体,乙二醇二甲基
<正>(2017年12月4日)Ladies and gentlemen,dear Professor Chen:Bringing this 19th National Chinese Conference on Light Scattering to an end,it gives me great pleasur
儿童社交偏好指退缩儿童在社交情景中存在不同的社交动机,划分为两个类型,分别是害羞退缩和社交淡漠。害羞退缩指儿童在陌生情境或存在他人评估的场合感到焦虑和紧张,是高趋
高水平的智库是一个国家、一个区域软实力的集中体现和重要标志。随着全球经济一体化的快速发展,智库产品对政府政策的制定起到的作用越来越显著。高校智库在智库建设的历史中扮演着非常重要的角色,以其独特的自身优势对政治建设、经济发展的作用越来越显著。中国特色新型高校智库是中国高校智库发展的必然方向,然而在其建设过程中却出现了诸多的问题,阻碍了我国高校智库的进一步发展,因此,本论文以中国特色新型高校智库建设的
根据公开资料显示,我国的汽车数量已经占据全球汽车总量的十分之一,可是我国因交通事故死亡的人数却比汽车占有率更高,达到了16%。世卫组织2015年的统计数据显示,我国道路交
随着信息化建设的飞速发展,网络技术得到深层次应用,日常办公已越来越依赖于网络。移动存储因其独特的便利性在日常工作中发挥着重要作用,但它为工作提供便利的同时,也为网络
近几年来,地市级广播在中央、省级台的覆盖下承受着更大的生存与发展的压力。在媒体竞争日趋激烈的大背景下,地市级广播只有坚持"本土化"特色,强化服务功能,精心策划活动,寻
随着互联网技术的飞速发展与教育信息化的深入,各行业对于在线培训商务管理的需求不断增加,传统的线下培训商务管理已不能满足企业的需求。在这样的背景下,采用什么技术与框
随着半导体技术的发展,无论是军用航空航天设备还是民用消费电子设备,系统的集成度正变得越来越高,处理器的频率也越来越高,与此同时,系统供电电压和系统功耗却越来越低。因