没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
奇异位形条件下并联机器人的冗余驱动控制1
需积分: 0 1 下载量 146 浏览量
2022-08-04
14:54:31
上传
评论
收藏 71KB PDF 举报
温馨提示
试读
5页
摘要研究了并联机器人冗余驱动控制方法首先将系统动力学方程投影到位形空间并采用计算力矩方法设计期望的控制输入然后构造位形空间与驱动力空间之间的映射以求解冗余输入优
资源详情
资源评论
资源推荐
1
奇异位形条件下并联机器人的冗余驱动控制
沈 辉 吴学忠 李泽湘
(国防科技大学机电工程与自动化学院 长沙 410073)
摘要 研究了并联机器人冗余驱动控制方法 首先将系统动力学方程投影到位形空间 并采用计算力矩方
法设计期望的控制输入 然后构造位形空间与驱动力空间之间的映射以求解冗余输入优化问题 理论与仿
真结果表明 采用冗余驱动的控制方法能够消除并联机器人中的奇异性影响 有效提高系统的动态性能
关键词 并联机器人 驱动器冗余 奇异位形 微分几何
0 前言
*
为了使机构获得更好的性能 经常在机器人设计与控制过程中采用冗余方式 其中最常见的两
种冗余方式为机构冗余和驱动冗余 机构冗余通过设计多余的运动自由度 使机构满足一些如避障
解决关节受限等特殊性能
[1,2]
驱动冗余则提供比机构自由度更多的控制输入 以达到提高机构性能
的目的 目前已有不少文献研究了机构冗余问题
[1-2]
而对于驱动冗余控制问题的研究相对较少 已
有的研究包括实现驱动力矩的最小化
[3]
和满足驱动力矩的线性约束
[4]
而对于如何消除并联机构中的
奇异性影响 从而获得更好的控制性能则很少涉及
由于闭链结构的存在 并联机器人具有较串联机构更为复杂的奇异性
[5,6]
这些奇异性对机构的
刚度 控制精度等都带来很大的影响 研究表明
[5]
并联机器人的奇异性分为位形奇异和参数化奇
异 后者又包括驱动奇异性与末端执行器奇异性 其中位形奇异本质上是由机构本身决定的 常位
于位形空间的边界 而参数化奇异性是由于采用不同驱动坐标和末端执行器坐标参数化位形空间产
生的 因此可以在机构控制当中加以避免
为了提高奇异位形条件下并联机器人的控制性能 将冗余驱动方式引入并联机器人的控制系统
中 提出一种冗余驱动控制的设计方法 该方法首先将系统动力学方程分别投影到位形空间和工作
空间 并采用计算力矩方法设计期望的控制输入 然后通过位形空间 工作空间与驱动力空间之间
的映射以求解冗余输入优化问题 最后对冗余驱动平面二自由度机械手进行了控制实验 结果表明
采用冗余驱动的控制方法能够消除并联机器人中的参数化奇异性影响 有效提高系统的动态性能
1 动力学的几何投影
典型的并联机构由基座和末端执行器组成 两者通过 k 个串联支链相连 将末端执行器按照支
链断开 由拉格朗日方程可以得到含
n
个串联机构的无约束系统动力学方程
[6]
T
)(),()(
iiiiiiiii
NCM τθθθθθθ =++
&&&&
ki ,,1 L
=
(1)
式中
i
M
i
C 分别是每个支链的惯性和哥氏系数矩阵 合并(1)式 得到
T
)(),()( τθθθθθθ =++ NCM
&&&&
(2)
式中 ),,diag(
1 n
MMM L= ),,diag(
1 n
DDC L=
T
TT
1
,,(
n
NNN L=
T
TT
1
),,(
n
τττ L=
设
E
是上述无约束机械系统的位形空间
n
R∈θ 为它的广义坐标 E在
θ
处的切空间 ET
θ
和余
切空间 ET
•
θ
分别表示系统的广义速度空间和广义力空间 对于 ETv
θ
∈ 和 ET
•
∈
θ
τ
>
<
v
,τ
表示广义
力
τ
对广义速度
v
所作的虚功
* 国家自然科学基金资助项目(50029501)
罗小熙
- 粉丝: 19
- 资源: 319
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功
评论0