混合驅(qū)動式多關(guān)節(jié)雙機械臂運動控制研究.pdf

1、氣動人工肌肉是一種新型的拉伸型氣動執(zhí)行元件,具有重量輕、輸出力－直徑比大、柔順性好、類似生物肌肉的特點,在仿生、康復等技術(shù)領(lǐng)域中展現(xiàn)出了良好的應用前景。本論文基于機器人學和現(xiàn)代仿生學，仿照人體上肢結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種基于氣動人工肌肉和步進電機混合驅(qū)動的多關(guān)節(jié)雙機械臂，為氣動人工肌肉在仿生機器人中應用探路。
　　本論文主要完成了多關(guān)節(jié)雙機械臂的機構(gòu)設(shè)計、運動學與動力學建模、控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計、系統(tǒng)建模仿真以及運動控制實驗研究與分析。

2、r>　　首先仿照人體手臂，完成了仿人多關(guān)節(jié)雙機械臂的機構(gòu)設(shè)計。使用氣動人工肌肉驅(qū)動機械臂的肩、肘關(guān)節(jié)，步進電機驅(qū)動輔助運動關(guān)節(jié)，所設(shè)計的機械臂結(jié)構(gòu)上兼具柔順性和緊湊性；同時，根據(jù)機器人學，完成了多關(guān)節(jié)雙機械臂結(jié)構(gòu)的運動學和動力學建模，包括完備的位姿方程正、逆解，速度雅可比矩陣和動力學方程。
　　然后，在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合多關(guān)節(jié)雙機械臂動力學方程，借助Matlab/Simulink工具，完成系統(tǒng)模型的搭建，并在此基礎(chǔ)上研究比較了

3、常規(guī)PID和模糊自適應整定PID對肩關(guān)節(jié)的控制效果，完成了兩種控制策略的仿真分析。仿真結(jié)果表明模糊自適應整定PID能夠有效抑制關(guān)節(jié)角度偏差，提高響應速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　　最后，完成多關(guān)節(jié)雙機械臂整套樣機的軟硬件開發(fā)，并在此樣機的基礎(chǔ)上進行了運動控制實驗研究。通過實驗，分析比較了常規(guī)PID和模糊自適應整定PID的控制效果。實驗證明了模糊自適應整定PID控制下，多關(guān)節(jié)雙機械臂串行、并行運動以及協(xié)調(diào)運動時，每個關(guān)節(jié)均具有較好定位精度和