助力机械手提升系统及微操作力控制研究

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1、哈尔滨下稃大学硕七学位论文摘要助力机械手提升系统是人机合作机器人的一个重要组成部分，如何有效地提高机械手的提升控制性能始终是研究学者关注的一个重要内容。本文分析了人机合作机器的发展现状和提升系统微操作力控制的研究现状，设计了一种新型的末端操作器，并对提升系统微操作力控制进行了研究。本论文分析了基于力传感器和位移传感器来检测微操作力的方法后，提出了一种基于直线滑动式电位计检测微操作力的新方法。分析了末端操作器的工作原理，基于Matlab／SimMechanics对末端操作器进行了参数优化，研制了一种新型的末端操作器。根据把末端操

2、作器检测的微操作力信号转化为系统的速度指令和位移增量指令，提出了适应提升系统微操作力控制的速度控制策略和位移增量控制策略。建立了助力机械手提升系统的数学模型，分别对速度和位移增量两种控制策略进行了仿真分析。助力机械手提升控制系统采用两级控制结构，上位机和下位机均以ATmegal6L为控制核一心构成微控制系统。下位机负责采集末端操作器信号，上位机接收下位机信息，完成控制策略算法，实现负载顺应人的操作而升降运动控制。基于dSPACE实验平台，应用ControlDesk虚拟平台对提升伺服电动机的控制参数进行了在线优化，并建立了提升系

3、统微操作力控制实验模型，并分别对速度和位移增量两种控制策略进行了实验研究。实验结果表明：两种控制策略均具有较好的平稳性和快速性，操作者施加较小的操作力，提升系统就能顺应人的操作升降负载，能够满足操作者提升操作的柔顺行要求，适合于提升系统的微操作力提升控制。关键词：提升系统；微操作力；末端操作器：控制策略哈尔滨T程大学硕十学伊论文AbstractHoistingsystemofpowerassistmanipulatorisoneimportantpartofcollaborativerobot．It’Sseriouslycon

4、cernedthathowtoenhanceperformanceofthemanipulatorhoistingcontroleffectively．Analyzingtheacutualitesofthedevelopmentofcollaborativerobotandtheresearchesonmicrooperationforcecontrolofhoistingsystem，thispaperpresentsthedesignsofanewend—e位cmraSwellasresearchesonmicroope

5、rationforcecontr01．Inthispaper,afteranayzingdetectingmethodsofmicrooperationforcethroughtheforcesensoranddisplacementsenor,anewdetectingmethodbasedonstraighflinepotentiometerisproposed．withtheanaylsisofworkingprincipleofend·effectoranditsparametersoptimizedonbasisof

6、Matlab／SimMechanics．anewtypeofend—effectorisdeveloped．Throughtheend—ef凳ctor．accordingtothemicrooperationforcesignalstransformedintothevelocitycontrolorderandthedisplacement-incrementcontrolorderofhoistingsystem，thevelocitycontrolstrategyanddisplacement—incrementcont

7、rolstrategysuitableforthemicrooperationforcehoistingsystemareproposed．Then，themathematicmodelofthehoistingsystemisestablished，andsimulationanaysesofthetwocontrolstrategiesabovearecarriedout．Thehoistingcontrolsystemofthepowerassistmanipulatoradoptstwo—stagecontrolstr

8、uctureintegratedintomicrocontrolsystemwithAtmegal6Laskeycontrollerofboth．Thesecondstagecollectssignalsfromend-effector,whilethefirststager