机器人手臂控制系统研究与实现.pdf

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1、机器人手臂控制系统研究与实现ResearchanddesignonMotionControloftheManipulatorforEODRobot2011年4月合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：委员：Ⅵ妒蜘蕊氢哆名撒嘭钞绂撬埘竹槲南格字高擗唰砷寨旋徘蝴鲁袱仓。嬲夫营嗽导师：历支主式角c1教才爱．合肥z也大学独创性声明本人声明所毕交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究jr：作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标忠和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表

2、或撰写过的研究成果，也不包含为获得金胆：I：些叁堂或其他教育机构的学位或证-f5而使用过的材料。与我一同：l：作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：签字魄劢绎即衫学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金坦上些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权—金匿：【：些厶堂可以将学位论文的伞部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权一15)学位论文

3、者签名：签字嘞砂络≈月缓学位论文作者毕业后去向：：I二作单位：通讯地址：导师签名：另支签字日期枷研年釉2舀慌彬7罗妒舻乡机器人手臂控制系统研究与实现摘要研制危险弹药处理机器人代替人工从事危险弹药处理作业，对于降低危险弹药处理难度，避免工作人员的伤亡，提高我军弹药处废的能力具有重大意义。本文是在军队重点建设项目的支持下，以危险弹药处理机器人为研究对象和实验平台，在理论分析和工程实际相结合的基础上，开展了机械臂运动学、遥操作控制系统设计与实现、关节伺服控制策略等关键技术问题的研究，旨在为样机的试制提供有效的理论和技术解决方案，全文主要工作如下：采用D—H法建

4、立机器人的连杆坐标系，推导出机械臂的运动学方程，针对运动学方程的特点，结合工程实践经验，提出解析法和可行解估计法相结合的试探搜索算法进行逆运动学求解。实例验算和机械臂运动仿真分析都表明该方法的正确性。针对样机试制中液压驱动关节动作响应慢、低速爬行、位置精度较低等棘手问题，采用机理建模法，推导控制系统的传递函数模型，经过理论计算和仿真分析得出：基于电液比例技术的液压驱动关节位置控制系统具有严重的非线性和时变特性、系统往往相位裕量有余而增益裕量不足、动态变化的外负载干扰制约了控制精度的提高。从控制系统的功能需求出发，将分层递阶智能控制的思想应用于机械臂控制系

5、统的设计过程中，确立了决策层、协调层、执行层三层机械臂控制系统架构，从控制层的角度对各层进行了任务划分与硬件设计，并简要分析了各层的控制流程。对机器人研制和调试过程中遇到的一些常见问题以及解决方案做了简单介绍。关键词：机械臂运动学电液比例控制分层递阶控制ResearchonMotionControloftheManipulatorforEoDRobotAbstractItisofgreatsignificancetodevelopEODrobotengagedinreplacingpeopletoprocessdangerousammunition,fo

6、rreducingthedifficulty．todeal谢thammunition,avoidingcasualtiesandimprovingtheabilitytoplacewastedammunition．Underthesupportofkeymilitaryconstructionprojects，consideringEODrobotastheresearchobjectandexperimentalplatform，thisarticleaimedatarmkinematics，designandimplementationofremot

7、eoperationcontrolsystem，controlstrategyofthejointandotherkeytechnicalproblems，basedontheoreticalanalysisandengineeringreality，SOastoprovideeffectivetheoryandtechnologysolutionsforthedevelopmentoftherobot．Themaintextasfollows：Linkcoordinatesystemoftherobotisestablished，thekinemati

8、cequationsandthegripperarmposturematrixa