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文檔簡介

仿猿雙臂手機器人連續(xù)移動控制及實驗研究Brachiation機器人的連續(xù)移動是一種模仿長臂猿在樹枝間擺蕩移動的運動方式。由于Brachiation機器人系統(tǒng)屬于一個欠驅動機械系統(tǒng),具有二階非完整約束及運動不可積的特點,這使得很難找到一條可行的運動軌跡實現(xiàn)可靠的連續(xù)移動。針對這一問題,本文采用基于大阻尼欠驅動的方法進行仿猿雙臂手機器人連續(xù)移動控制器的設計及仿真與實驗研究。本文在分析連續(xù)抓桿運動的調整、松桿、擺蕩、抓桿四個階段的基礎上,分別進行了四個階段運動控制器的設計。分別進行了各階段主驅動關節(jié)的軌跡規(guī)劃,采用PID控制律進行軌跡跟蹤控制。調整階段控制器的設計,采用最優(yōu)化方法進行各關節(jié)目標角度的優(yōu)化設計,使在擺蕩階段初期能夠獲得較大的重力勢能,從而欠驅動關節(jié)能夠擺蕩到更大的角度。松桿階段控制器的設計,針對機器人關節(jié)角度誤差及桿件參數(shù)誤差導致采用運動學判斷條件在進行松桿結束判斷時在實驗中不可靠的問題,設計了松桿階段各關節(jié)軌跡及松桿結束條件。擺蕩階段控制器的設計,為使欠驅動關節(jié)在主驅動關節(jié)的耦合作用下能夠以更低的速度向前擺蕩,同時使肘關節(jié)軌跡最大角速度盡可能小,采用兩段的三角函數(shù)角速度軌跡進行肘關節(jié)角速度軌跡的規(guī)劃,分別設計了關節(jié)角速度評價函數(shù)、可抓握評價函數(shù)、肘關節(jié)角度調整評價函數(shù)進行肘關節(jié)軌跡參數(shù)的優(yōu)化設計。大阻尼抓桿階段控制器的設計,采用大阻尼欠驅動退轉反饋抓桿控制方法實現(xiàn)可靠地抓握目標桿。本文進行了BARDAH-I型仿猿雙臂手機器人仿真與實驗。分別進行了擺蕩階段、不同桿間距及高度下的ADAMS-MATLAB/Simulink聯(lián)合仿真,仿真表明,設計的連續(xù)移動控制器能夠有效實現(xiàn)機器人在多根不同桿間距及高度下的連續(xù)移動。最后在本實驗室自主研制的BARDAH-I型機器人上,在起始桿間距為1m,目標桿間距分別為0.5m、0.6m、0.7m、

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