双拇指手的位置伺服控制及抑制抖动研究

《双拇指手的位置伺服控制及抑制抖动研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、双拇指手的位置伺服控制及抑制抖动研究赵宏才王永徳i，陈晓维2（1.青岛理工大学自动化工程学院：2.青邱理工大学通信与电了工程学院，青岛266033）摘耍：本文以双拇指手为控制对象，讨论了数字三环控制和滑模变结构控制方法，M吋讨论了抖动的影响以及抑制抖动的7/法。结泶农明滑模变结构控制可以改靑系统的控制性能，引入饱和函数后抑制抖动效米明显。沿模变结构控制优子三环控制。关键词：双拇指手，三环控制，沿模变结构控制，抑制抖动中阁分类号：TP241.3；分类号2（查《屮W阁书馆分类法》）ResearchonPositionServoContro

2、landAlleviationChatteringfortheDual-thumbedHandZhaoHong-cai1,WangYong-de1,ChenXiao-wei2（1.SchoolofAutomaticEngineering,QingdaoTechnologicalUniversity;2.SchoolofCommunicationandElectronicEngineering，QingdaoTechnologicalUniversity,Qingdao266033,China）Abstract:Thispaperdeal

3、swithpositionservocontrolandalleviationchatteringforadual-thumbedhand.ThedigitalThree-loopcontrolandslidingmodevariablestructurecontrolarediscussed.Theeffectofchatteringandthemethodofalleviationchatteringarediscussedtoo.Asaresult，theproposedcontrolschemeimprovedtheperfor

4、mancesofthesystem.Betterresultswereobtainedthroughaddedsaturatingfunctiontocontroller.Slidingmodevariablestructurecontrolmethodisbetterthanthree-loopcontrolforthedual-thumbedhand.KeyWords:dual-thumbedhand，three-loopcontrol,slidingvariablestructurecontrol，alleviationchatt

5、ering.机器人多指手的控制是机器人研究领域屮比较重要的研究课题。多指手的实际应川主要足为克服n前一般工业机器人的局限性，扩人高性能机器人的应用范围，使机器人能实现灵巧的操作作业。山于多指手结构复杂、非线性因素多，对其控制难度较人。木文主要针对双拇指手讨论w位置伺服控制方法。三环控制以经典控制理论为基础，采用全数字控制方式。由于变结构控制不耑要精确的模型和参数佔计等特性，从而对非线性对象的控制问题具冇相当的吸引力［1］。如文献［21研究了一种苏有不确定迟滞非线性A适应变结构控制。¥先不确定迟滞的非线性系统控制确实具有挑战性，随看工业控

6、制要求的不断增强，非线性系统控制受到熏视，变结构控制也备受关注。文献［3］给出了滑模变结构控制在直流伺服系统屮的仿真研究。变结构算法也然简单、易于实现，怛滑模变结构的不迕续性和在系统屮的时滞作用，会造成系统在平衡点附近的抖动，因此阻碍了滑模变结构控制在机器人位置控制中的应用。1双拇指手的结构特征双拇指手属于多指机械手，具柯两个拇指和一个屮指。每个拇指柯5个自由度，而屮指有4个自由度，总共冇14个自由度（其中8个自由度为主动自由度，艽余为从动向由度）。K自由度分布情况如图1所承。该机械手主耍有三个特征。笫一，所有电机都安装在腕义节内，这样

7、很紧凑。第二，两个拇指结构能延伸其运动范围。第三，其机械结构符合对任意形状的物体的自适应性。当手指的一个关节触及到物体吋，其他关节继续运动直到所奋关节都紧靠物体。因此，可获得对物体形状的适应，这类似于人的手指在抓取物体时的运动。这种机械手能完成若干种抓取模式，如用力抓、轻捏、横握、钩夹和管抓等。图2为该机械手的典型操作姿态之一。双拇指手由8个直流电动机通过诸如钢丝绳、减速齿轮等的传输运动来驱动。充分考虑传输过程存迕摩擦，手的姿态随时间变化，电动机负载转矩是非线性时间变虽等因素，并考虑到各种摩擦因素，可得到电机轴的力矩关系式为：Tm=++

8、FeSSn^,n）+^/⑴其中，0表示手指关节运动的角度，为电机轴上的力矩，人#为等效到电机上的转动惯景，及#为等效到电机轴上的库伦摩擦力，为手指关节运动时产生的动摩擦力，1/为等效到电机轴上的手指关节的外