【摘 要】
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在实际的生产生活中,机械臂的工作环境较为复杂,高精度和快速的工况则对机械臂的工作精度、工作效率以及安全性产生较高的要求。目前,对机械臂的研究大多聚集在机械臂的运动学以及轨迹规划等方面,研究机械臂关节跟踪精度方面的资料较少。为了解决工业机械臂实际工作中的问题,本文以提高机械臂关节跟踪的精度为目的,同时对工业机械臂进行了动力学特性的研究。本文对六自由度串联机械臂的六个关节进行独立和整体控制,并对其进行
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在实际的生产生活中,机械臂的工作环境较为复杂,高精度和快速的工况则对机械臂的工作精度、工作效率以及安全性产生较高的要求。目前,对机械臂的研究大多聚集在机械臂的运动学以及轨迹规划等方面,研究机械臂关节跟踪精度方面的资料较少。为了解决工业机械臂实际工作中的问题,本文以提高机械臂关节跟踪的精度为目的,同时对工业机械臂进行了动力学特性的研究。本文对六自由度串联机械臂的六个关节进行独立和整体控制,并对其进行控制仿真测试分析,利用李雅普诺夫稳定性判据判断控制系统的稳定性,并通过仿真验证了控制方案的有效性。本文的主要研究内容如下:以六自由度串联机械臂为研究对象,利用修改D-H参数法建立了工业机械臂的运动学模型,使用解析法求出了机械臂的运动学正解和反解,从运动学方面分析了机械臂的特性。利用Spong模型建立了柔性关节的数学模型,在考虑关节柔性的基础上,采用Newton-Euler方法以及Kane方程建立了工业机械臂动力学模型,并完成机械臂的动力学正解和反解验证,从动力学方面分析了机械臂的特性。针对工业机械臂的六个关节,设计关节空间插值曲线进行轨迹规划,并采用独立PID控制器和模糊逻辑PID控制器两种控制方式进行控制,观察两种控制器对各关节的轨迹跟踪控制效果,比较关节的轨迹跟踪精度。采用整体逼近径向基函数(RBF)神经网络自适应控制方案,设计控制律并对工业机械臂进行控制,同时经过Lyapunov方法分析了工业机械臂控制方案的稳定性和收敛性,通过仿真分析证实了本文提出的控制方案可以有效地提高机械臂各关节的轨迹跟踪精度。
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