基于变增益的遥操纵冗余自由度机器人力反馈研究

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1、分类号：TP242单位代码：10183研究生学号：2013414046密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）基于变增益的遥操纵冗余自由度机器人力反馈研究ResearchonForcefeedbackofTele-operationRedundantRobotbasedonVariableGain作者姓名：覃永进类别：工程硕士领域（方向）：机械工程指导教师：巩明德教授企业导师：刘磊研究员培养单位：机械科学与工程学院2016年5月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论女书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制

2、、修改、发行、出巧、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除文中已经往明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已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，均已在文中臥明确方式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；＂曰期；之口／＾年口《月ｐｊ曰—————————————————————基于变增益的遥操纵冗余

3、自由度机器人力反馈研究—————————————————————ResearchonForcefeedbackofTele-operationRedundantRobotbasedonVariableGain作者姓名：覃永进专业名称：机械工程指导教师：巩明德教授企业导师：刘磊研究员学位类别：工程硕士答辩日期：2016年05月29日摘要摘要遥操纵冗余自由度机器人从手的“自运动”特性让遥操纵机器人系统具有灵活性好、避障能力强等优点，极大地提高遥操纵机器人系统的灵活性和工作效率。因此研究遥操纵冗余自由度机器人系统具有重要的理论意义和实际应用价值。本文结合国家自然科学基金项

4、目“遥操纵多自由度电液伺服机械手力反馈控制策略”（项目编号：50975118）和高等学校博士学科点专项科研基金资助课题“遥操纵电液欠驱动冗余自由度机械手双向伺服控制策略”（课题编号：20130061110009），研究提高遥操纵冗余自由度机器人系统双向伺服控制力反馈性能的方法。本文以四自由度主-从异构遥操纵冗余自由度机器人系统为研究对象，首先研究从端冗余自由度机械手的正逆解和动力学特性，包括采用D-H法进行运动学正解、基于阻尼伪逆和多目标优化的梯度投影法运动学逆解、Lagrange法动力学数学建模、工作空间计算以及奇异位形分析等。其次建立主-从电液伺服系统的数学模型

5、，分析电液位置伺服系统的稳定性；针对Ziegler-Nichols方法依赖经验、实验以及实验现场不确定因素给系统带来影响的缺陷，采用参数空间图解法设计PD控制器，改善电液伺服系统的动态响应特性。针对力反馈效果不充分以及易对操作者产生冲击的问题，基于位置空间控制策略提出变增益位置空间双向伺服力反馈控制策略，并通过在空载、受到弹簧负载和刚性负载等情况下的仿真试验验证所提控制策略的有效性。仿真结果表明，变增益位置空间双向伺服力反馈控制策略可有效提高力反馈的灵敏度和减小反馈力对操作者的冲击。从而使操作者感知所接触物体的软硬程度，获得较好的力反馈效果，实现遥操纵冗余自由度机器

6、人系统的力觉双向伺服控制，提高了遥操纵系统的透明性。关键词：遥操纵，冗余自由度，参数空间，变增益，双向伺服控制IAbstractAbstractThe“self-motion”ofredundantslave-handmakesthetele-operationsystemwithredundantrobothasgoodflexibility,obstacleavoidanceability.Thetele-operationsystemcombinedwithredundantrobotcanimprovetheflexibilityandefficiencyo

7、ftele-operationsystem.Sotheresearchofthetele-operationsystemwithredundantrobothasimportanttheoreticalsignificanceandpracticalapplicationvalue.Thispaperdevelopedunderthenationalprojectnamed“Tele-operationmulti-DOFelectro-hydraulicservoparallelmanipulatorwithaccurateforcefeedback”(No.5