学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

移动乒乓球机械手的运动学控制方法研究

作　者: 申得普
导　师: 项基
学　校: 浙江大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 移动机械手 D-H模型广义加权最小二乘法变权重最小二乘法
分类号: TP241.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 47次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

机器人技术拥有广阔的应用领域,并且表现出高度的智能性,往往成为衡量一个国家工业自动化水平和前沿科技水平的显著标志。而轮式差速移动机器人以其独特的非完整性、非线性和广阔的应用前景,受到了越来越多机器人研究者的关注。在机器人领域,移动乒乓球机械手不仅涉及人机界面交互、在线实时控制、机器学习、智能系统和智能控制、高速视觉伺服、运动学控制、力学控制等多学科知识,而且还包含了很多前沿技术的应用。本实验室的乒乓球机器人由于手臂固定,故而击打乒乓球的范围有限,为此,本文结合轮式差速移动机器人和乒乓球机器人的技术特点,设计了轮式移动乒乓球机械手。这篇论文的主要研究内容包括以下几个方面：首先介绍了移动乒乓球机械手的研究背景及研究现状,接着简要对其软硬件平台进行了介绍,同时对在硬件平台上搭建D-H模型的详细过程进行了清晰的介绍。接着分析了小车车轮的分类原理,根据分类原理把车轮分为五种类型,从而明确了构造小车模型的理论依据,并求出了车体的运动学模型。搭建好移动机械手的模型后,我们重点讨论了冗余移动机械手的控制方法,其中包括经典的梯度投影法和加权最小二乘法、较新的广义加权最小二乘法和变权重最小二乘法,另外,我们还给出了几个子任务的性能指标以及常用的轨迹规划方法。然后,我们先是分别给出了两类移动机械手的整体运动学模型,以便可以对移动机械手进行统一控制,其后运用各类控制方法对冗余移动机械手进行了仿真,验证了算法的可行性,以及模型的合理性。最后总结全文,给出本文的总结、不足以及今后工作的方向。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
第一章绪论  10-19
  1.1 课题背景  10
  1.2 乒乓球机器人定义  10-11
  1.3 移动机器人发展概况  11-14
    1.3.1 国外研究现状  12-13
    1.3.2 国内研究现状  13-14
  1.4 乒乓球机器人研究现状  14-18
    1.4.1 国外乒乓球机器人的研究现状  14-16
    1.4.2 国内乒乓球机器人的研究现状  16-18
  1.5 本文的章节结构  18-19
第二章软件硬件平台搭建及D-H坐标  19-25
  2.1 硬件结构  19-21
    2.1.1 移动机器人的机械结构  19-20
    2.1.2 电机选型及运行调试  20-21
  2.2 D-H参数  21-23
  2.3 软件结构  23
  2.4 本章小结  23-25
第三章小车的运动学模型及分类  25-38
  3.1 车体的运动学模型  25-28
  3.2 车轮的分类  28-37
    3.2.1 车轮的分类  28-35
    3.2.2 车轮分类的具体例子  35-37
  3.3 本章小结  37-38
第四章冗余移动机械手的控制方法  38-55
  4.1 冗余移动机械手子任务的性能指标  39-42
    4.1.1 空间避障性能指标  39-40
    4.1.2 避奇异性能指标  40-41
    4.1.3 避免关节碰撞的性能指标  41-42
  4.2 冗余移动机械手的轨迹规划  42-45
    4.2.1 关节空间规划方法  42-44
    4.2.2 任务空间规划方法  44-45
  4.3 四类运动学控制方法  45-53
    4.3.1 梯度投影及其改进算法  45-46
    4.3.2 加权最小二乘法  46-47
    4.3.3 广义加权最小二乘法  47-49
    4.3.4 变权重最小二乘法  49-53
  4.4 本章小结  53-55
第五章移动机械手的控制原理和仿真  55-72
  5.1 非完整性定义  55
  5.2 移动机械手的统一规划方法  55-61
    5.2.1 完整性约束下的运动规划  57-58
    5.2.2 非完整性约束下的运动规划  58-61
  5.3 移动机械手的运动学控制仿真  61-68
    5.3.1 加权最小二乘法处理关节限制避免问题的仿真实验  62-64
    5.3.2 广义加权最小二乘法处理关节限制避免问题的仿真实验  64-65
    5.3.3 广义加权最小二乘法关节限制避免和空间避障的仿真实验  65-66
    5.3.4 变权重法处理关节限制避免问题的仿真实验  66-67
    5.3.5 变权重法处理处理关节限制避免和空间避障问题的仿真实验  67-68
  5.4 差动移动机械手的运动学控制仿真  68-71
    5.4.1 广义加权最小二乘法的仿真实验  69-70
    5.4.2 变权重最小二乘法的仿真实验  70-71
  5.5 本章小结  71-72
第六章总结和展望  72-74
  6.1 总结  72
  6.2 不足和展望  72-74
参考文献  74-77

移动乒乓球机械手的运动学控制方法研究

内容摘要

全文目录

相似论文