六自由度串联机械臂精度控制研究

《六自由度串联机械臂精度控制研究》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、分类号TP241.2单位代码10618密级公开学号2130990019专业硕士学位论文六自由度串联机械臂精度控制研究研究生姓名：张剑导师姓名及职称：罗天洪教授申请专业学位类别工程硕士学位授予单位重庆交通大学论文提交日期2016年4月20日专业领域名称机械工程论文答辩日期2016年6月3日2016年6月12日PrecisionaccuracyControlofsixdegreesoffreedommanipulatorseriesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCand

2、idate：ZhangJianSupervisor：LuoTianhongChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均已在文中｛＾；明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。＾：学位论文作者签名娘日期；年月化

3、日＼重庆交巧大学学位论文版权使用巧权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件巧电子版，允许论文被査间和借阅。本人授权重庆交通大学可将本学位论文的全部内容编入有关数据库进巧检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论

4、文作者签名：指导教师签名：、曰期；ｖＵ年Ｌ月心曰曰期；年資令本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。ｔ学位论义作者签名；指导教师签名；日期；年（月日日期；年ｔ月作日摘要本课题来源于国家自然基金项目（项目编号：51375519）。本文以六自由度串联机械臂系统为研究对象，应用六自由度串联机械臂最为典型的PUMA560型机械臂作为研究载体，采用理论分析、仿真相结合的方法，以提高串联

5、机械臂在两种特殊工况下的控制精度为目的。该特定工作状况都是对机械臂在未知环境的自适应性提出挑战，在实践作业中较为普遍，且未有十分有效的控制手段，分别为：由于未知载荷参数影响和当视觉伺服作为机械臂控制系统时，所引起的精度控制问题。研究内容包括：机械臂的运动学建模、精度分析、串联机械臂在未知载荷下的精度控制、串联机械臂在视觉伺服下的优化和仿真。本文主要做了以下研究工作：1.研究6-DOF串联机械臂在载荷参数未知，尤其在所持载荷较大的情况下，对机械臂的定位精确控制问题。设计一种复合控制方案，即基于标称计算力矩控制器加滑模神经

6、网络补偿器，用来控制机械臂末端执行器夹持载荷参数未知且载荷大的情况，即通过滑模神经网络来补偿消除系统未知参数对标称计算力矩的误差影响，以确保存在未知参数和较大惯性的情况下整个控制系统的渐进稳定性。该方法能够有效地控制串联机械臂系统的定位。于此同时，此方法具有系统动力学方程不要求系统惯性系数呈线性函数关系的显著优点。2.为了更近一步提高机械臂在未知环境的适应能力，优化视觉伺服在6-DOF串联机械臂定位精度控制方面的核心问题，即克服单目(eye-in-hand)和双目(eye-to-hand)视觉伺服视觉缺点，应用多摄像机

7、视觉伺服方法，根据人体内双边解耦协同的生理调节机制，结合多摄像机系统的控制特性，提出了一种新颖的解耦协同控制策略，解决多摄像视觉伺服过程中运动以及信息高度耦合的问题，并设计相应的控制系统。通过PUMA560串联机械臂为研究对象，对提出的解耦协同控制系统性能进行仿真试验。3.通过Matlab仿真，验证了串联机械臂在载荷参数未知的情况下，末端执行器位姿精度的提升。在视觉伺服过程中，根据不同的仿真条件，计算并绘制出三种构建方式不同的视觉伺服系统仿真结果，验证了本文提出方法的有效性，实现了六自由度串联机械臂末端执行器位姿精度优

8、化。关键词：六自由度串联机械臂，机械臂控制，参数未知，滑模神经网络，视觉伺服，多摄像机，双边解耦协同策略IABSTRACTThesubjectcomesfromtheNationalNaturalScienceFoundationProject（ProjectNumber:51375519）.Inthispaper,aseries