基于PHANTOM Omni機器人的遙操作系統(tǒng)位置和力控制.pdf

1、遙操作系統(tǒng)最重要的性能要求之一就是其透明性，即從機器人對主機器人的位置軌跡精確跟蹤以及主機器人通過從機器人得到工作環(huán)境中力的精確反饋。外界的擾動是降低遙操作系統(tǒng)透明性的重要因素之一，它會導致主從機器人之間的位置以及力的跟蹤誤差，甚至引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。為了達到良好的性能指標，需要對遙操作系統(tǒng)進行有效地控制，提高其透明性，尤其是位置軌跡和力的跟蹤精度。
　　針對界擾動通常會降低遙操作系統(tǒng)位置和力跟蹤精度的問題，本文提出了一種PID控制

2、與反演控制相結合的方法對基于兩臺PHANTOM Omni機器人組成的遙操作系統(tǒng)進行控制。本文主要工作包括以下幾點：
　　1）針對單個PHANTOM Omni機器人受到的外界擾動，通過反演控制方法，建立了數(shù)學模型并設計反演控制器，用李雅普諾夫理論證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和對給定指令位置的跟蹤誤差收斂性。仿真和分析表明,所設計的控制器可以有效降低干擾，并且具有良好的位置軌跡跟蹤性能。
　　2）針對雙PHANTOM Omni組成的遙操作

3、系統(tǒng)受到的外界擾動,提出了一種基于PID結合反演控制方法。建立了主機器人、操作者、從機器人、環(huán)境、外界干擾等幾大要素組成的遙操作系統(tǒng)數(shù)學模型；分別對主機器人和從機器人設計PID控制器和反演控制器，融入到基于雙PHANTOM Omni機器人的遙操作系統(tǒng)，其中，在主機器人端設計PID控制器用于實現(xiàn)主機器人對從機器人力的跟蹤，在從機器人端設計反演控制器用于實現(xiàn)從機器人對主機器人的位置跟蹤。并用李雅普諾夫理論證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進一步采用M

4、ATLAB進行仿真，以2臺PHANTOM Omni機器人組成的遙操作系統(tǒng)為控制對象，對所提出的的方法進行驗證。仿真結果表明，當系統(tǒng)受到外部干擾時，PID控制與反演控制相結合的控制方法可以確保系統(tǒng)穩(wěn)定性，且具有良好的位置和力跟蹤性能。
　　3)搭建了基于PHANTOM Omni機器人的遙操作實驗平臺。并且將提出的PID結合反演控制方法從MATLAB仿真中轉換成VC環(huán)境下的可執(zhí)行代碼應用在實驗平臺上。實現(xiàn)了對兩臺PHANTOM Omn