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六自由度并联平台力/位控制策略研究

作　者: 李海海
导　师: 郝矿荣
学　校: 东华大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 六自由度并联平台运动学和动力学广义预测模型力/位协同控制
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

六自由度并联平台具有承载能力强、刚度大、精度高、系统动态响应快和累积误差小等特点,已在飞行模拟器、新型机床、航空宇航器对接等领域获得了广泛应用,但目前关于并联机器人的运动学和力控制策略的研究还相对较少,许多方向还有待进一步研究与开发,这些都限制了并联机器人的推广应用。首先,以苏州博实机器人公司的6-DOF并联机器人为研究对象,应用矩阵分析和齐次坐标变换建立了六自由度并联平台的运动学模型,对平台的运动学进行仿真,得到各支链的运动规律曲线,了解平台在不同运动姿态情况下的运动特性。其次,应用改进的牛顿-欧拉法建立机器人动力学模型。通过动力学方程的建立,完成对其广义力的计算,并通过仿真结果,了解六自由度并联机器人各支链的受力情况。接着,总结了机器人控制理论,介绍了目前六自由度并联机器人力控制和位置控制控制的主要方法,提出了基于广义预测控制的力／位协同控制方法,并通过仿真实验和实验结果证明了此控制策略的优越性。然后,介绍了控制系统硬件连接实现,并给出力机器人控制的主要控制界面以及控制函数的编写。最后,对本论文的研究工作进行了总结,并展望其进一步研究的方向。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-20
  1.1 课题研究背景及意义  10
  1.2 研究现状  10-14
    1.2.1 并联机器人国内外研究现状  10-13
    1.2.2 并联机器人理论研究动态  13-14
  1.3 机器人控制策略  14-19
    1.3.1 阻抗控制  16-17
    1.3.2 混合力/位控制  17
    1.3.3 白适应控制  17-18
    1.3.4 智能控制  18-19
  1.4 主要研究内容及创新点  19
  1.5 论文结构安排  19-20
第二章 6-DOF并联机器人结构及运动模型  20-29
  2.1 引言  20
  2.2 预备知识  20-23
    2.2.1 位姿描述和齐次变化  20-22
    2.2.2 角描述方法  22-23
  2.3 6-DOF并联机器人机构描述  23-25
  2.4 6-DOF并联机器人运动学反解  25-26
  2.5 6-DOF并联机器人运动学仿真及实验  26-28
  2.6 小结  28-29
第三章 6-DOF并联机器人动力学分析  29-38
  3.1 引言  29
  3.2 6-DOF并联机器人力学模型分析  29-34
    3.2.1 牛顿-欧拉动力学法  29-31
    3.2.2 广义力输出分析  31-32
    3.2.3 6-DOF并联机器人广义输出力公式  32-34
  3.3 6-DOF并联机器人动力学模型仿真及实验  34-37
    3.3.1 单支链仿真实验  34-35
    3.3.2 6-DOF并联机器人六支链协调力控制  35-37
  3.4 小结  37-38
第四章基于广义预测6-DOF并联机器人力/位控制  38-48
  4.1 引言  38
  4.2 力/位控制器的设计  38-39
  4.3 广义预测模型分析  39-42
  4.4 模糊协同控制  42-45
    4.4.1 力/位控制分析  42-43
    4.4.2 模糊协同控制  43-45
  4.5 6-DOF并联机器人力/位控制仿真结果  45-47
  4.6 小结  47-48
第五章 6-DOF并联机器人控制系统的实现  48-57
  5.1 引言  48-49
  5.2 NI-7350控制卡与伺服电机相连接  49-51
    5.2.1 NI-7350八轴控制卡简介  49-50
    5.2.2 伺服电机与控制卡连接  50-51
  5.3 机器人控制系统介绍  51-54
  5.4 运动控制函数  54-56
  5.5 小结  56-57
第六章总结和展望  57-59
  6.1 总结  57
  6.2 展望  57-59
参考文献  59-65
致谢  65-66
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文和申请的专利  66-67
附录B 攻读硕士学位期间参加的项目  67

六自由度并联平台力/位控制策略研究

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