基于阻抗控制的机械臂轴孔柔顺装配研究

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1、分类号：密级：公开UDC：编号：201321202098河北工业大学硕士学位论文基于阻抗控制的机械臂轴孔柔顺装配研究论文作者：邓洁平学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：张明路职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringResearchforroboticcompliantPeg-in-HoleassemblybasedonimpedancecontrolbyDengjiep

2、ingSupervisor:Prof.ZhangmingluMay2016原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描

3、、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着时代与技术的发展，机器人技术得到了越来越多的关注。在一些如汽车等制造业中，大多数的工序都由机器人完成。但是这些机器人多采用位置、速度控制。只能完成一些简单的定点搬运、喷漆、焊接等任务，对于需要与环境进行交互的任务却束手无策。本文主要针对轴孔装配问题进行研究。结

4、合1985年Hogan提出的阻抗控制算法，提出了基于阻抗控制算法的轴孔装配任务的方案，并对传统阻抗控制算法进行相应的改进，使机械臂在完成装配任务时控制效果得到改善。其主要工作内容包括以下几个方面：(1)本文首先对阻抗控制算法的原理和特点进行了详细的论述。推导了用于机械臂的阻抗控制律。(2)建立机械臂阻抗控制仿真实验平台，通过设置不同的阻抗控制参数的值和环境变量的值，观察并分析机械臂与环境交互时的仿真结果，得出阻抗控制参数的调整规律和环境变量对机械臂控制性能的影响规律。并据此提出了一种基于模糊控制调节刚度参数的阻抗控制算法，通过仿真实验论证该

5、算法可以根据不同的环境参数合理的改变阻抗参数，从而使得机械臂在与环境交互时控制性能得到优化。(3)本文对基于阻抗控制算法的机械臂轴孔装配过程进行Simulink仿真,通过对轴孔装配各个阶段机械臂末端执行器的受力情况和运动情况进行分析，通过合理的调整阻抗参数，使机械臂的运动轨迹和力控制都达到轴孔装配各个过程的的要求。仿真结果验证了阻抗控制算法对轴孔装配任务的可行性。(4)针对轴孔装配过程中从动运动阶段提出了一种改进的阻抗控制策略，该控制策略通过对机械臂末端受力进行PID补偿，使机械臂在从动运动阶段末端受力的控制效果得到改善，并通过仿真实验进行

6、验证。(5)对基于阻抗控制的机械臂轴孔装配过程不足之处作出总结，对完善轴孔装配任务提出了下一步研究的方向。关键词：阻抗控制轴孔装配Matlab/Simulink仿真柔顺性控制IABSTRACTWiththedevelopmentofthetimesandtechnology,Robotictechnologyhasbeengivenmoreandmoreattention.Insomefieldsuchasautomobilemanufacturingindustry,Mostoftheprocessiscompletedbyrobots.

7、Buttheserobotsthatadoptpositionandvelocitycontrolcanonlydosomesimpletasks,Suchasspraypaint,weldingandothers,butifthetaskneedstointeractwiththeenvironment,theconventionalcontrolstrategyisinadequate.Thispapermainlystudiedforpeginholeassemblyproblem.Combinedwithimpedancecontr

8、olalgorithmproposedbytheHogan,1985,Putforwardasolutionbasedonimpedancecontrolalgorithmtoc