一、肩关节在原点的关节式机械手速度和角速度分析（论文文献综述）
王宇航[1]（2021）在《融合脑机接口技术的轻型机械臂研究》文中研究表明基于脑机接口控制的机械臂可以提高肢体和神经功能损伤但是大脑正常的残障人士的生活质量,具有重要的现实意义。因此本文结合运动学仿真、有限元分析等方法,设计研发了一款轻型机械臂,通过稳态视觉诱发电位对机械臂进行了仿真控制,以期为残障人士提供一种脑控辅助机械臂,实现其生活的部分自理。论文的主要设计内容和结论如下:1、分析轻型六轴机械臂的性能和设计要求,确定机械臂的技术参数;对机械臂进行整体三维建模,包括机械臂构型设计、关节结构选取、机械臂驱动方式选择和计算、模块化连接件和关节设计、大臂轻量化设计。2、通过ANSYS软件对机械臂关键零部件进行静力学分析,确定其结构设计和材料选择的合理性;对机械臂底座进行模态分析,分析在一定振动下机械臂底座的变形情况;对整体机械臂做模态和静力学分析,分析机械臂在极限负载下的变形情况和振动情况,确保机械臂的结构稳定性;对关节进行轻量化设计,包括形状优化和拓扑优化,在满足强度和硬度的需求下减轻了15.36%的关节重量。3、通过对机械臂进行正运动特性分析,对机械臂的末端执行器的位置和姿态与机械臂的基座之间的函数关系进行了计算描述,通过蒙特卡罗法计算得到机械臂的运动范围;对机械臂进行逆运动学分析,通过对已知的工具坐标系相对于固定坐标系的期望位置和姿态进行计算,得到满足期望要求的关节角;对机械臂进行运动学和动力学仿真,并对机械臂样机进行了负载检验,验证机械臂的结构设计和执行器选型的合理性。4、对脑电信号进行基线校正和滤波去噪,基于AR模型的功率谱密度分析算法提取稳态视觉诱发电位特征参数;搭建机械臂的ROS仿真平台并进行轨迹规划仿真,运用RRT算法对机械臂进行了轨迹规划仿真,验证算法的合理性;基于稳态视觉诱发电位控制的机械臂仿真控制实验中,最终机械臂运动的正确率为72.46%,部分实现了在线状态下利用稳态视觉诱发电位信号对机械臂的仿真控制。该论文有图54幅,表19个,参考文献83篇。
刘宇豪[2]（2020）在《水下机器人-双臂机械手系统作业技术研究》文中研究说明随着陆地资源的开采与消耗,人类逐步迈向海洋领域,庞大的海洋系统中蕴藏着丰富的矿产、燃料以及生物等资源,近年来成为全球关注焦点。在此趋势下,海洋工程装备领域的发展受到极大的推动,水下机器人-机械手系统（UVMS）作为主力海工装备之一,发挥着不可磨灭的作用。但由于UVMS属于非线性、强耦合、自由度冗余系统,对于UVMS的控制问题实际上是系统动力学问题,以及多自由度规划问题,这些是解决UVMS控制的核心。因此,本文基于实际工程项目,在UVMS动力学模型基础之上,研究水下机器人-双臂机械手系统动力学建模,分析手艇耦合效应,以及对水下机器人-双臂机械手系统协调规划展开研究。首先,根据本项目水下机器人-双臂机械手系统中机械手的实际设计尺寸,采用DH法建立机械手正运动学方程,并对逆运动学问题采用几何法进行求解。接着建立艇与机械手微分运动关系,为水下机器人-双臂机械手系统任务优先级规划作铺垫。基于机械手正运动学,使用MATLAB对双臂机械手进行了工作空间分析。在实际工程中,针对双臂机械手协同抓取任务的特点,在双臂工作空间的基础上又抽取了双臂协作空间,并生成双臂协作空间三维云图,验证双臂协同能力。其次,基于拉格朗日法建立机械手系统动力学模型,将机械手的实际设计参数代入,并分别计算模型惯性项、科氏力与向心力项、重力项各参数,得到机械手控制模型,并分析水下机械手水动力。再基于牛顿-欧拉公式得到机械手作用在水下机器人本体上的耦合力与力矩,在此基础上结合水下机器人动力学模型与水下机械手模型建立水下机器人-双臂机械手系统整体动力学模型。再次,针对机械手系统,在关节空间下采用三次多项式与五次多项式插值法对电机进行规划,并用机械手模型进行仿真,对比两种规划方法优劣。然后针对水下机器人-双臂机械手模型自由度冗余特点,采用任务优先级规划法解决多自由度分配问题。立足于工程实践,分别对三种不同情况下水下机器人-双臂机械手系统抓取进行仿真实验,结果证实该方法在水下机器人-双臂机械手系统运用的有效性。最后针对特定抓取动作,对该模型进行动力学仿真,对手艇耦合效应进行定性与定量化分析,并结合机械手规划方法,分别测试不同方法及不同运动速度下机械手对艇体的扰动影响,为实际机械手应用作铺垫。最后,基于前文的理论研究,在实际机械手平台上运用三次多项式插值法,采用PID控制对机械手单关节电机进行运动测试与算法验证。再对整只手臂进行多关节联动测试,最后再进行双臂机械手协同抓取实验,通过实验验证了水下双臂机械手协同抓取功能。
程尉[3]（2020）在《小型水下双臂机械手控制系统研究》文中研究说明随着地球上资源不断枯竭,对于海洋的开发逐渐被人们所关注,我国海域辽阔,海洋资源十分丰富。近年来,我国大力发展海洋经济,实施了“科技兴海、依法管海”战略,我国海洋经济将步入稳健发展的轨道。随着石油、天然气等资源的开发由近海逐渐延伸至深海,人类对水下机器人的需求不断上升,作为水下机器人作业功能的主要承担者,水下机械手也逐渐引起了人们的重视。在海底管道安装、钻井平台日常维护、海底矿产开采及调查等水下作业中,水下机械手得到广泛应用。与普通的陆上机械手相比,水下机械手具有以下特点:由于受到水下环境影响以及便于水下机器人搭载等问题,要求水下机械手能够做到小型化,操作便捷灵活,控制上稳定,且能够完成完整的陆上——水下信号传输以及控制。本文针对这一要求,展开以下研究。首先,本文通过查询国内外相关文献,根据项目要求对小型水下机械手进行总体方案设计,选取合适的驱动方式,设计了机械手总体系统组成,完成机械手各部分的构型设计。其次,讨论了水下作业机械手的运动学模型,根据机械手各关节机械设计主尺度参数,建立多自由度机械手Denavit-Hartenberg坐标系。通过矩阵变换得到机械手底座到末端执行器之间的变化矩阵,建立机械手正向运动模型。同时对机械手逆运动学进行求解,从所给定笛卡尔空间中机械手末端位置,反向映射出各个关节空间内关节角度。然后,从控制系统整体方案进行研究,选取基于线性拓扑CAN总线通信的上下位机控制作为控制系统方案,从工作原理、硬件以及软件三个方面对控制系统进行设计。根据PID控制算法,结合三环控制以及插值平滑运动曲线对关节模组进行控制;硬件上对关节驱动模块以及传感器进行选型;软件上采用MVC架构,利用Qt、SQLite、Open GL等工具实现可视化界面软件的处理。最后,根据所设计的水下双臂机械手控制系统,逐步对所研制的机械手进行各项试验测试工作,验证小型水下双臂机械手控制系统的控制性能与可靠程度。本文结合相关项目研究,对小型水下机械手控制系统开展了一系列的研究工作,其研究成果为水下机械手控制系统设计提供了一定的理论基础和技术手段。
刘劲松[4]（2020）在《基于时间最优的六轴关节机械手轨迹规划研究》文中认为面对制造业需求升级,工业机器人在自动化生产中所处的地位愈发重要,人们对机器人的使用性能也有了更多的需求,不仅要求机器人能精准的完成任务,而且要求在保证工作质量的前提下,缩短机器人的工作时间,提高工作效率。因此,本文以六轴关节机械手为研究对象,提出了一种基于改进遗传算法的机械手时间最优轨迹规划方法。论文具体完成的工作以及研究成果如下:（1）研究了六轴关节机械手的运动学建模、分析与仿真,运用D-H参数法建立机械手数学模型,求得正运动学方程,结合几何法与代数法计算得到机械手逆解,并利用“最短行程”规则确定唯一解。然后,通过MATLAB软件对机械手仿真分析,证明了运动学方程的准确性,为后续的轨迹规划打下基础。（2）研究了机械手在笛卡尔空间和关节空间中的轨迹规划与曲线逼近算法。在直角坐标空间中,讨论了空间直线和空间圆弧插补算法,利用四元数法进行姿态插值;探讨了关节空间内的多项式曲线插值和抛物线插值算法,针对上述算法存在曲线摆动的缺点,本文采用三次均匀B样条曲线拟合的方法逼近不规则曲线进行轨迹规划,该算法计算简便,具有导数连续、局部支撑等优点,使规划的轨迹更加平滑可控,使用MATLAB软件进行仿真,验证了三次B样条插值算法的可行性。（3）探讨了粒子群算法和遗传算法在机械手轨迹时间优划中的应用。遗传算法具有多点搜索、自适应性强和鲁棒性好等优点,本文利用三次B样条曲线的分段处理特性,提出了一种基于改进遗传算法的机械手时间最优轨迹规划算法,在个体适应度函数的设计上与罚函数相结合,并利用正弦函数对标准遗传算法的交叉概率和变异概率进行改进,使之随着适应度函数作非线性变化,提高了算法的收敛速度,在运动学参数的约束下,采用改进遗传算法进行时间最优轨迹规划,使运行时间缩短了29.77%,显着改善了机械手的工作效率。（4）搭建六轴关节机械手控制系统试验平台。分别对优化前后的算法进行实验,利用MATLAB软件对实验数据进行分析、拟合,实验证明了本文所提算法的有效性。
李国涛[5]（2020）在《可展开桁架式抓取机械手设计与控制研究》文中提出近些年来,随着地球轨道上的太空垃圾越积越多,太空垃圾给人类的宇宙探索活动带来了重重阻碍,因此世界各国开始对太空垃圾回收问题进行广泛关注。当前,已有的太空垃圾回收方法主要有空间机械臂捕获技术、空间飞网和飞爪技术、空间桁架式抓取机构技术等,相对其他的回收技术,空间桁架式抓取机构技术具有可操纵性好、刚度高、驱动简单、适用范围广的优点。以太空垃圾回收为背景,本文主要围绕可展开桁架式机械手设计、动力学建模、运动控制和抓取规划等方面开展理论和实验研究。针对一般性太空垃圾的抓取操作和空间应用中的运载问题,基于剪叉机构和双平行四边形机构,进行可展开桁架式抓取机械手的设计与分析研究。首先,提出一类的可展开桁架式抓取机械手,该机械手在运载时可以获得一个紧凑的构态,在抓取操作时可以获得一个大尺度的构态;并且它的展开运动和抓取运动是运动学解耦的。为了提高机械手的可靠性和稳定性,通过设计锁定机构,提出一种含锁定关节的可展开桁架式机械手,以满足复杂任务的需要。然后,对可展开桁架式抓取机械手的运动学、展开性能、工作空间、可操作度、紧凑性和刚度等方面进行详细分析,结果表明该机构具有灵巧性好、刚度高的特点。通过分析可展开桁架式抓取机构的串并联和展开机构特征,开展基于递归牛顿欧拉方法的可展开抓取机构高效动力学建模与分析研究。首先,直接利用可展开抓取机构所有杆件间的几何关系,通过获取其系统动能、势能和广义力,基于拉格朗日力学构造其动力学模型,该方法的建模过程涉及几何关系多,计算复杂度高。其次,为了提高该机构的动力学模型计算效率,巧妙利用该可展开抓取机构的几何特征和约束关系,将空间闭环机构的建模问题转化为平面机构问题;利用机构展开和抓取运动引起的相互受力关系,使用递归牛顿欧拉方法构建可展开抓取机构的动力学模型,并完成该机构的动力学耦合分析。通过对可展开抓取机构的展开动力学和展开抓取动力学模型特点的分析,开展该机构展开运动和展开抓取协调运动的自适应鲁棒控制方法研究。首先,针对可展开抓取机构的展开运动中存在的过约束问题,利用扩张状态观测器和动力学模型的额定部分,设计该机构展开运动的自适应鲁棒控制器。然后,考虑可展开抓取机构的动力学耦合特性,利用递归动力学模型,为该机构的展开抓取协调运动设计动力学前馈PD控制器。最后,为了降低对精准动力学的依赖和加强对未知扰动的处理能力,设计一种新型自适应扩张状态观测器,以提高扩张状态观测器的收敛性能;为进一步提高系统鲁棒性,利用非连续映射参数自适应控制律和传统自适应鲁棒控制方法,为该机构的展开抓取协调运动设计一种基于自适应扩张观测器的改进型自适应鲁棒控制器。为了提高可展开机械手包络抓取的稳定性,通过对多点接触抓取的力封闭性分析,进行可展开桁架式抓取机械手的最优包络抓取规划方法研究。针对可展开机械手的抓取操作问题,首先分析可展开机械手的包络抓取模式相对于指尖抓取模式的优点。然后,建立抓取力与力封闭性之间的关系,并利用机械手与被抓取物体之间的接触几何约束关系,形成定量的包络抓取力封闭性判定方法,并通过仿真验证归纳出摩擦系数和展开长度等因素对包络抓取力封闭性评价指标的影响规律。最后,以力封闭性评价指标为优化目标函数,以可展开抓取机械手的手指长度为优化变量,并考虑抓取操作的约束关系,建立一种可展开抓取机械手的最优包络抓取规划方法。最后,研制可展开桁架式机械手的样机并开展系统性的实验研究。为了验证本文提出的可展开机械手的机械性能、各种运动控制方法的控制性能以及含锁定关节的机械手包络抓取性能,搭建可展开抓取机构、单手指和两手指的可展开机械手的实验样机系统。基于搭建的实验样机系统,完成以下控制算法实验验证,包括可展开抓取机构的展开运动控制实验验证、基于递归动力学模型和基于自适应扩张状态观测器的展开抓取协调运动控制实验验证。然后,以搭建的不同可展开机械手为实验平台,对可展开机械手的包络抓取力封闭性和可重构性进行实验验证。综上,本文在可展开桁架式抓取机械手的设计与控制等方面展开深入研究,该研究可为太空垃圾回收、在轨服务等太空任务的完成提供重要技术支撑,具有重要的理论和工程意义。
贺晓莹[6]（2020）在《双臂协作机器人机构运动学及轨迹规划的研究》文中研究说明随着中国智造2025和工业4.0时代的到来,我国工业领域的智能化水平在不断地提高,由原来的自动化逐渐向智能化转变。人们对于生产装备智能化水平的要求越来越高,在一些动作危险、工作精度要求高的场合,传统的工业机器人已经无法满足任务要求,双臂协作机器人的出现提高了工作任务的可操作性与准确性,体现了协作的灵巧性,提高了工作效率。目前,双臂协作机器人已经成为当今社会的研究热点,对科技发展具有重要意义。本文对双臂协作机器人的协调稳定性进行了研究,首先,在Solidworks软件中建立双臂协作机器人的仿真模型,包括基座、左臂与右臂,其中左臂与右臂分别包含肩、肩膀、大臂、肘、小臂、手腕、机械手爪7个关节部位。其次,根据双臂协作机器人的各个关节参数在MATLAB中建立双臂D-H模型,求解七自由度双臂协作机器人的运动学正解并利用Robotics Toolbox进行验证,在此基础上求解双臂工作空间,说明双臂模型建立的合理性与工作空间范围的合理性;采用解析法计算双臂协作机器人的运动学逆解,并验证逆解计算的正确性。最后,采用牛顿-欧拉动力学建模方法建立双臂的动力学模型,为双臂的协调运动规划提供了基础。双臂在协调运动的过程中,不仅要避开外界物体障碍,更需要自身的协调防碰撞,使双臂可以无奇异位形的运动,因此,首先对双臂协作机器人进行关节空间轨迹规划,观察其运动学特性,其次,在笛卡尔空间对双臂协作机器人进行轨迹规划,分析操作空间中双臂直线轨迹与圆弧轨迹的运动效果,对实现双臂协作夹取与搬运的虚拟仿真实验提供可靠性的运动学规划。针对双臂协作夹取与搬运目标的任务,本文提出一种基于MATLAB与ADAMS联合仿真的双臂协作位置/力混合的闭环控制方法,首先,将双臂协作机器人模型导入动力学仿真软件ADAMS中,并对其添加转动副连接约束与驱动约束,同时搭建双臂协作夹取搬运操作平台,其次,采用基于运动学逆解的位置控制与基于模糊PD的末端力控制相结合,实现双臂协作机器人的位置/力混合的闭环控制,控制双臂同步运动操作夹取搬运目标任务,分析双臂协作的稳定性与适应性,验证双臂采用该控制方法操作任务的灵活性、容错性和可靠性。
袁新宇[7]（2020）在《水下机械臂关节自抗扰控制研究》文中认为水下机器人-机械臂平台是完成水下作业,实现对水下资源开发、勘探、开采以及完成各种复杂任务的重要工具。由于水下环境复杂多变,ROV基座会受到水流等扰动,机械臂会受到水阻力、摩擦、机械臂与ROV之间的耦合作用等,以上扰动都会影响机械臂末端执行器的精度。本文针对基座受到的扰动提出EKF预测补偿算法,随后针对机械臂关节受到的扰动提出自抗扰控制策略,抑制扰动对机械臂系统的影响,并进行仿真和试验,完成对水下机械臂末端执行器的位置跟踪控制。本文首先对国内外水下机器人-机械臂系统的研究和发展现状进行调研,总结目前各类水下机械臂的控制方式和控制算法的特点。由本课题的研究背景出发,介绍本课题的机器人-机械臂系统的控制方式和系统组成,提出本课题的研究目标。其次,对本课题中的水下主从机械臂进行运动学、动力学问题研究。作为机械臂运动控制的基础,本文采用D-H法建立水下机械臂各关节坐标系之间的模型,得到末端执行器坐标系与基座坐标系之间的转换关系,建立系统的正运动学方程并进行仿真验证;通过Morsion公式以及拉格朗日方程建立机械臂动力学模型,得到各关节驱动力矩;分别采用机理建模法和扫频法建立关节电机的数学模型。在得到系统的运动学和动力学模型后,针对基座受到的扰动进行分析,通过正运动学方程和卡尔曼预测的方法对受扰状态下的基座位姿和末端执行器的位置进行预测,结合雅可比矩阵的逆得到各关节的扰动补偿速度。通过分析关节电机模型和系统动力学模型,建立水下机械臂伺服系统模型,研究伺服系统中受到的扰动,以及系统自身的非线性和不确定性。提出PD反馈线性化算法和自抗扰控制技术用于水下机械臂伺服跟踪控制,克服系统受到的内外扰动,提升机械臂关节的动态抗干扰能力,并进行仿真验证。最后通过试验的方式验证基座扰动预测补偿控制算法和机械臂关节自抗扰控制算法的有效性,结果表明在综合扰动情况下,均取得良好的控制效果,达到预期目标。
王名萱[8]（2020）在《基于西门子1200的滴定仪机械手控制研究》文中研究指明自从步入工业发展以来,工业机器人的使用大大提高了工作效率。传统的滴定方式由人工进行滴定,检验人员通过眼睛来判断颜色的变化,随着科技的进步,本文将机械手与图像识别系统相结合,由机械手代替人的手臂,由图像识别系统代替人的眼睛,大大提高了检测精度和工作效率。本文为某钢铁厂化学实验室研究并设计了一套智能化学溶液滴定装置,针对化学溶液滴定检测工作设计三自由度机械手进行搬运溶液试验瓶工作,PLC控制机械手与NI my RIO控制图像识别系统进行通讯连接。运用TIA博图软件编写控制程序;通过伺服驱动器驱动伺服电机实现机械手动作;机械手设置手动和自动两种工作方式;通过操作触摸屏来实现机械手示教模式控制、回原点操作及报警灯显示。本文通过对机械手的结构分析总结运动结构方程,并通过分析机械手空间坐标点与机械臂夹角的关系来界定机械手的动作范围。对于点到点的直线路径,采用直线插补算法;针对机械手连续动作的轨迹问题,为了将点到点之间的分步动作的直线运动转化为连续动作的曲线运动,使运动轨迹更加平滑,机械手的动作更具有连贯性,以Bezier曲线算法和B-spline曲线算法为基础,对其进行优化,提出反算控制点B-spline曲线拟合算法,与原有算法进行仿真对比,验证算法有效性。结合实际工作环境,针对特殊情况下的工作要求,拟定一条机械手末端执行器的预期路径轨迹,采用改进后的算法,对其路径进行优化并与分步式点到点的直线路径进行对比分析,突出曲线算法优点,并且各关节变量符合任务要求。本文采用西门子可编程控制器S7-1214C进行软件设计,与NI my RIO采用TCP/IP协议进行通讯连接,通过运用MCGSE组态环境软件对昆仑通态TPC7062Ti触摸屏设计并组态界面。
丁戍辰[9]（2020）在《欠驱动绳索桁架式机械臂的模糊控制方法研究》文中研究指明欠驱动机器人的驱动源数目少于自由度数目,因而具有结构紧凑、质量轻、能耗低、可靠性高、环境适应能力强等方面的优点,在深空探测、深海探测、交通运输、仿生机器人等领域获得了广泛应用。一种基于绳索驱动平行四边形桁架机构的新型欠驱动机械臂在这种背景下应运而生,称为欠驱动绳索桁架式机械臂,新颖且巧妙的桁架机构的设计使其具有可折叠、可扩展、具有形状自适应包络抓取能力等优点,非常适合作为大型空间展开臂用于深空探测,有非常广阔的应用前景。欠驱动绳索桁架式机械臂是一种新型机械臂,其模型复杂且非线性程度高,使用常规控制方法进行控制器设计非常困难,而模糊控制理论发展至今已形成较为完善的理论体系,且具有不依赖精确被控对象数学模型,具有抗干扰能力等优点,非常适用于该机械臂的控制问题。因此,本文将以模糊控制理论为核心研究适用于该机械臂于各种场景下的控制方法,从控制的角度研究其动力学机理,并为实际的欠驱动绳索桁架式机械臂物理样机搭建半实物仿真平台,在半实物仿真实验中验证机械臂动力学行为以及控制方法的有效性。本文的具体研究将包含如下方面:首先,采用拉格朗日方程结合复数矢量法对欠驱动绳索桁架式机械臂进行动力学建模。由于模型复杂程度高,基于机械臂的运行机理对模型进行了等效处理,并使用复数矢量法将二维平面的矢量运算转换为复数运算,从而使建模过程的运算更为简洁。建模过程考虑到了一些非理想条件,包括认为组成机械臂关节的杆件是非均质杆,各关节尺寸可变,重力场方向为任意,机械臂关节存在摩擦和弹性等。其次,针对欠驱动绳索桁架式机械臂倒立姿态的镇定控制问题研究模糊控制方法。倒立姿态的欠驱动绳索桁架式机械臂受重力影响,其动力学模型结构复杂,含有大量非线性项,并且存在模型不确定性以及外界干扰等,而模糊控制具有不依赖被控对象精确模型的优点,能够解决以上问题并实现镇定控制。设计了Mamdani型模糊控制器和Type-2模糊控制器,前者相比线性控制器有更大的收敛域,后者将隶属度函数扩充为三维可以囊括不确定信息。仿真对比验证Type-2模糊控制在系统存在建模不确定性时有更好的控制效果。然后,研究了水平面运行的欠驱动绳索桁架式机械臂的轨迹跟踪控制方法。水平面运行的这种姿态可以认为不受重力场的影响,其大范围的运动更明显的暴露出动力学模型中的非线性和非满秩等问题。提出伪逆法解决控制力矩阵不满秩的问题,进而采用反馈线性化方法将受控子系统转化为线性系统,结合LQR方法设计控制器,用以实现水平面欠驱动绳索桁架式机械臂轨迹跟踪控制;因伪逆法使部分系统信息丢失,提出采用坐标变换方法将控制力矩阵处理成能够使用部分反馈线性化方法的形式,然后同样针对线性化后的系统设计控制器;由于前两种方法必须基于被控对象非常精确的数学模型,受外界扰动影响较大,提出结合模糊控制方法设计控制器。数值仿真验证了上述三种方法在欠驱动绳索桁架式机械臂张开和收拢过程对期望轨迹跟踪控制的效果,并且对比验证了三种控制策略在系统存在外界干扰时的控制效果,证明模糊控制器的优越性。最后,由于数字仿真中没有和实际的机械臂进行关联,本文搭建了基于MATLAB Simulink Desktop Realtime的半实物仿真平台,用以验证控制器对实际被控对象的控制效果。基于此半实物仿真平台,提出针对实际欠驱动绳索桁架式机械臂的绳索预紧力控制方案,用以保护机械臂运行过程绳索保持绷紧,以免绳索滑落损坏器件;基于第四章提出的轨迹跟踪模糊控制方法改进设计了针对实际欠驱动绳索桁架式机械臂关节角轨迹跟踪控制的模糊控制器,并通过半实物仿真实验验证所设计的模糊控制方法在机械臂收拢和张开过程对期望位置信号的跟踪能力,并且控制器具有一定的抗干扰能力,证明所设计的模糊控制器的正确性和有效性。
宋琦[10]（2019）在《基于扰动基座条件下水下机械手末端位姿控制研究》文中研究说明水下无缆自治潜器-机械手系统是水下作业的重要平台,在水下巡检观测任务中,基座的扰动会对机械手末端位姿控制精度产生较大影响。本文通过对水下机械手进行运动学、动力学分析,针对AUV强弱扰动提出分级控制,并对弱扰动提出机械手三关节优化补偿算法,之后针对机械手关节设计反馈线性化控制器,结合水动力、关节摩擦、AUV耦合动力补偿项,完成了对扰动补偿算法的可视化仿真和水池试验验证。本文首先对水下机械手研究现状进行调研,总结了各种机械手控制算法的特点,提出了研究目标和机械手末端位姿控制有效性指标,为之后的仿真和试验提供有效性判据。其次对水下机械手进行运动学和动力学分析。本文采用标准D-H法建立了水下机械手各连杆坐标系,最终获得目标坐标系与机械手末端坐标系以及AUV载体坐标系之间的转换关系,并推导了最佳工作模式下水下机械手和AUV的位姿;然后根据拉格朗日力学方程分析法对水下机械手进行动力学建模,并分析AUV耦合动力影响项,最后得到水下机械手综合动力学方程。然后对AUV扰动情况分类讨论,并根据强弱扰动判据提出分级控制策略,主要针对弱扰动情况下AUV艏向扰动、侧向漂移扰动和深度扰动进行分析,设计优化补偿算法对肩关节、大臂关节和小臂关节原期望输入进行优化补偿;而后针对水下机械手动力学方程中非线性项设计机械手关节反馈线性化控制算法,并搭建水动力、关节摩擦补偿模块。之后通过Matlab Simulink Simmechanic模块搭建仿真可视化平台进行仿真,仿真结果表明扰动补偿算法满足位姿精度有效性判据。最后完成水池试验,本文利用Matlab Simulink xpc实时控制模块,将电脑PC作为上位机,利用工控机和数据采集板卡完成控制信号的传输和反馈信号的采集。设计针对综合扰动下的机械手较快运动和较慢运动两种场景算法的控制效果,试验结果表明,本课题提出的扰动补偿控制算法具有良好的控制效果,其位置和姿态均方根误差均满足有效观测范围判据,证明该算法在综合扰动下具有良好的控制精度。
二、肩关节在原点的关节式机械手速度和角速度分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、肩关节在原点的关节式机械手速度和角速度分析（论文提纲范文）
（1）融合脑机接口技术的轻型机械臂研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 轻型机械臂的国内外研究现状 |
| 1.3 助残机器人的国内外研究现状 |
| 1.4 脑机接口技术的国内外研究现状 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 2 机械臂结构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机械臂性能设计要求 |
| 2.3 机械臂技术参数 |
| 2.4 机械臂整体设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 机械臂结构的有限元分析及轻量化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 机械臂关键零件静力学分析 |
| 3.3 机械臂底座模态分析 |
| 3.4 机械臂整体静力学分析 |
| 3.5 机械臂整体模态分析 |
| 3.6 机械臂关节轻量化设计 |
| 3.7 机械臂控制系统设计 |
| 3.8 机械臂样机制造及负载检验 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 机械臂的运动特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 运动学求解 |
| 4.3 机械臂运动特性仿真验证 |
| 4.4 机械臂动力特性分析 |
| 4.5 机械臂动力特性仿真验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于SSVEP的机械臂仿真控制实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机械臂ROS仿真环境搭建 |
| 5.3 SSVEP脑电实验 |
| 5.4 SSVEP脑电信号预处理 |
| 5.5 SSVEP脑电信号特征提取 |
| 5.6 基于SSVEP的机械臂仿真控制实验 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（2）水下机器人-双臂机械手系统作业技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 水下机器人双臂机械手运动数学模型 |
| 2.1 D-H坐标系描述 |
| 2.2 水下机械手运动学 |
| 2.3 水下机器人双臂机械手系统微分运动 |
| 2.4 水下机器人双臂机械手系统工作空间分析 |
| 3 水下机器人双臂机械手系统动力学及耦合分析 |
| 3.1 机械手动力学 |
| 3.2 水下机械手动力学实例 |
| 3.3 机械手水动力 |
| 3.4 水下机器人双臂机械手系统耦合动力学 |
| 4 水下机器人双臂机械手规划及动力学仿真 |
| 4.1 机械手关节运动规划 |
| 4.2 水下机器人双臂机械手运动规划 |
| 4.3 水下机器人双臂机械手耦合动力学仿真与分析 |
| 5 水下机械手实验 |
| 5.1 水下机械手介绍 |
| 5.2 水下双臂机械手控制测试 |
| 5.3 水下机械手联动实验 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 课题展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 机械手动力学参数计算 |
| 附录2 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
（3）小型水下双臂机械手控制系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外水下机械手研究现状 |
| 1.3 本文主要研究工作 |
| 2 水下机械手总体方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水下机械手总体设计方案 |
| 2.3 水下机械手总体构型设计 |
| 2.4 末端执行器集成设计 |
| 3 水下机械手模型研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 刚体力学基础 |
| 3.3 水下机械手连杆坐标系建立 |
| 3.4 水下机械手运动学 |
| 3.5 水下机械手工作空间 |
| 4 机械手控制系统设计与实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 控制系统总体方案研究 |
| 4.3 关节模组工作原理 |
| 4.4 控制系统硬件研究 |
| 4.5 控制系统软件研究 |
| 5 小型水下机械手试验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单项试验 |
| 5.3 多模组试验 |
| 5.4 陆上试验 |
| 5.5 水下试验 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 课题展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
（4）基于时间最优的六轴关节机械手轨迹规划研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源和研究意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景及意义 |
| 1.2 工业机器人轨迹规划算法研究现状 |
| 1.3 工业机器人轨迹优化算法研究现状 |
| 1.4 主要研究内容及创新点 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 创新点 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 六轴关节机械手运动学建模与分析 |
| 2.1 机械手D-H建模方法 |
| 2.1.1 机械手模型建立 |
| 2.1.2 坐标系间的坐标变换 |
| 2.2 机械手正运动学分析 |
| 2.3 机械手逆运动学分析 |
| 2.3.1 几何法求位置逆解 |
| 2.3.2 代数法求姿态逆解 |
| 2.4 基于MATLAB的运动学仿真 |
| 2.4.1 机械手数学模型的构建 |
| 2.4.2 正运动学仿真 |
| 2.4.3 逆运动学仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 曲线逼近方法与机械手轨迹规划 |
| 3.1 轨迹规划概述 |
| 3.2 笛卡尔空间轨迹规划方法 |
| 3.2.1 空间直线插补算法 |
| 3.2.2 空间圆弧插补算法 |
| 3.2.3 单位四元数姿态插补算法 |
| 3.3 曲线逼近方法在关节空间规划中的应用 |
| 3.3.1 三次多项式曲线插值算法 |
| 3.3.2 五次多项式曲线插值算法 |
| 3.3.3 抛物线插值算法 |
| 3.4 三次均匀B样条曲线拟合插值方法 |
| 3.4.1 三次均匀B样条曲线插值算法 |
| 3.4.2 三次均匀B样条曲线轨迹规划实例 |
| 3.4.3 机械手末端轨迹仿真 |
| 3.4.4 机械手关节轨迹仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于改进遗传算法的机械手时间最优轨迹规划 |
| 4.1 机械手轨迹时间优化数学模型 |
| 4.2 基于粒子群算法的机械手时间最优轨迹规划方法 |
| 4.2.1 粒子群优化算法原理 |
| 4.2.2 标准粒子群优化算法 |
| 4.2.3 改进粒子群算法 |
| 4.2.4 粒子群优化算法的仿真与分析 |
| 4.3 基于遗传算法的机械手时间最优轨迹规划方法 |
| 4.3.1 遗传算法优化原理 |
| 4.3.2 标准遗传算法 |
| 4.3.3 自适应遗传算法 |
| 4.4 改进的遗传算法设计 |
| 4.4.1 适应度函数改进 |
| 4.4.2 遗传算子改进 |
| 4.5 优化结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 六轴关节机械手控制系统搭建 |
| 5.1 控制系统硬件设计 |
| 5.1.1 硬件平台方案选取 |
| 5.1.2 主控制器 |
| 5.1.3 伺服电机及其驱动器 |
| 5.2 控制系统软件架构设计 |
| 5.3 人机交互设计 |
| 5.4 算法验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
（5）可展开桁架式抓取机械手设计与控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 太空垃圾回收技术的国内外研究现状 |
| 1.2.1 空间机械臂捕获技术 |
| 1.2.2 空间飞网和飞爪捕获技术 |
| 1.2.3 桁架式抓取机械手技术 |
| 1.3 可展开桁架式抓取机械手关键技术的国内外研究现状 |
| 1.3.1 可展开桁架式抓取机械手设计 |
| 1.3.2 动力学建模与分析方法 |
| 1.3.3 非线性运动控制技术 |
| 1.3.4 机械手的抓取规划技术 |
| 1.4 当前研究存在的问题 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 可展开桁架式抓取机械手的机构设计与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 可展开机械手的总体方案设计 |
| 2.3 可展开机械手的机构设计 |
| 2.3.1 对称式可展开抓取机构设计 |
| 2.3.2 非对称式可展开抓取机构设计 |
| 2.3.3 可展开机械手设计 |
| 2.3.4 含锁定关节的可展开机械手可重构设计 |
| 2.4 运动学与性能分析 |
| 2.4.1 运动学建模 |
| 2.4.2 展开性能分析 |
| 2.4.3 工作空间分析 |
| 2.4.4 可操作度分析 |
| 2.4.5 刚度分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 可展开抓取机构的动力学建模与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于拉格朗日力学的动力学建模方法 |
| 3.2.1 矢量表示 |
| 3.2.2 动力学建模过程 |
| 3.3 基于递归牛顿欧拉的动力学建模方法 |
| 3.3.1 运动学建模 |
| 3.3.2 基本单元的动力学建模 |
| 3.3.3 整个机构的递归动力学建模 |
| 3.4 动力学仿真结果与分析 |
| 3.4.1 动力学仿真验证 |
| 3.4.2 展开动力学仿真与分析 |
| 3.4.3 动力学耦合分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 可展开抓取机构的展开抓取运动控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于扩状态观测器的可展开抓取机构的展开运动控制研究 |
| 4.2.1 展开动力学建模 |
| 4.2.2 扩张状态观测器设计和稳定性证明 |
| 4.2.3 展开运动控制器设计和稳定性证明 |
| 4.2.4 仿真结果与分析 |
| 4.3 基于动力学前馈的可展开抓取机构展开抓取运动控制 |
| 4.4 基于自适应扩张状态观测器的可展开抓取机构展开抓取运动控制 |
| 4.4.1 展开抓取动力学模型 |
| 4.4.2 自适应扩张状态观测器的设计与稳定性证明 |
| 4.4.3 展开抓取运动控制器设计与稳定性证明 |
| 4.4.4 仿真结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 可展开桁架式抓取机械手的最优抓取规划 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 可展开机械手的抓取模式分析 |
| 5.2.1 指尖抓取模式 |
| 5.2.2 包络抓取模式 |
| 5.3 包络抓取力封闭性分析 |
| 5.3.1 抓取力与力封闭性 |
| 5.3.2 抓取力封闭定量判定方法 |
| 5.3.3 包络抓取接触点矢量计算 |
| 5.3.4 仿真结果与分析 |
| 5.4 包络抓取最优规划 |
| 5.4.1 最优抓取规划方法 |
| 5.4.2 仿真结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 可展开桁架式机械手的样机搭建与实验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 样机搭建 |
| 6.2.1 单分支可展开抓取机构的实验系统搭建 |
| 6.2.2 可展开抓取机械手的实验系统搭建 |
| 6.3 机构展开运动位置控制实验 |
| 6.3.1 展开运动实验设置 |
| 6.3.2 展开运动实验结果 |
| 6.4 基于动力学前馈的展开抓取运动控制实验 |
| 6.4.1 展开抓取运动实验设置 |
| 6.4.2 展开抓取运动实验结果 |
| 6.5 基于扩张状态观测器的展开抓取运动控制实验 |
| 6.5.1 展开抓取运动实验设置 |
| 6.5.2 展开抓取运动实验结果 |
| 6.6 抓取力封闭性验证实验 |
| 6.6.1 单分支抓取实验 |
| 6.6.2 两分支抓取实验 |
| 6.7 可重构实验 |
| 6.7.1 基于对接锁定机构的可重构实验 |
| 6.7.2 可展开抓取机械手的模块化可重构实验 |
| 6.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 实验原始数据 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）双臂协作机器人机构运动学及轨迹规划的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 研究背景及意义 |
| §1.2 国内外研究现状 |
| §1.2.1 国内外双臂机器人研究现状 |
| §1.2.2 国内外双臂协调控制方法研究现状 |
| §1.3 研究的技术路线 |
| §1.4 本文主要研究内容 |
| §1.5 本章小节 |
| 第二章 双臂协作机器人的建模与分析 |
| §2.1 双臂协作机器人的建模基础 |
| §2.1.1 运动学建模基础位姿描述与坐标变换 |
| §2.1.2 动力学建模基础 |
| §2.2 双臂协作机器人模型的建立 |
| §2.2.1 双臂协作机器人运动学D-H模型的建立 |
| §2.2.2 双臂协作机器人三维实体模型的建立 |
| §2.3 雅可比矩阵 |
| §2.4 本章小结 |
| 第三章 双臂协作机器人的运动学与动力学分析 |
| §3.1 正运动学分析 |
| §3.1.1 求解七自由度机械臂正运动学 |
| §3.1.2 验证七自由度机械臂正运动学解 |
| §3.2 双臂协作机器人工作空间的分析 |
| §3.2.1 双臂协作机器人工作空间的求解 |
| §3.2.2 对比分析 |
| §3.3 逆运动学分析 |
| §3.3.1 求解七自由度机械臂逆运动学 |
| §3.3.2 验证七自由度机械臂逆运动学解 |
| §3.4 双臂协作机器人动力学分析 |
| §3.5 本章小结 |
| 第四章 双臂协作机器人的轨迹规划 |
| §4.1 关节空间轨迹规划 |
| §4.1.1 三次多项式插值轨迹规划 |
| §4.1.2 五次多项式插值轨迹规划 |
| §4.2 笛卡尔空间轨迹规划 |
| §4.2.1 直线轨迹规划 |
| §4.2.2 圆弧轨迹规划 |
| §4.3 七自由度冗余双臂的协调控制 |
| §4.3.1 双臂机器人协作基础分析 |
| §4.3.2 七自由度冗余双臂协调搬运的约束 |
| §4.4 本章小结 |
| 第五章 双臂协作机器人的虚拟仿真实验分析 |
| §5.1 基于ADAMS的双臂协作机器人虚拟仿真 |
| §5.1.1ADAMS软件简介 |
| §5.1.2 双臂协作机器人与实验平台的约束建立 |
| §5.2 双臂协作虚拟实验运动学逆解 |
| §5.2.1 双臂运动学逆解求解 |
| §5.2.2 双臂协作机器人运动误差分析 |
| §5.3 双臂协作机器人的控制 |
| §5.3.1 机械臂位置的PI控制 |
| §5.3.2 双臂协作机器人末端执行力的模糊控制 |
| §5.4 双臂协作机器人夹取搬运操作任务虚拟仿真 |
| §5.4.1 基于MATLAB与 ADAMS联合的虚拟实验仿真 |
| §5.4.2 双臂协作夹取搬运任务结果分析 |
| §5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| §6.1 工作总结 |
| §6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要成果 |
| 致谢 |
（7）水下机械臂关节自抗扰控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景、目的和意义 |
| 1.2 水下机械臂研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 水下机械臂控制方法的研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 1.4.1 各章节研究内容 |
| 第2章 水下机械臂控制系统工作原理与分析建模 |
| 2.1 水下机械臂控制系统工作原理 |
| 2.1.1 控制系统工作原理 |
| 2.1.2 水下机械臂作业要求及结构 |
| 2.1.3 驱动方式和相关器件的选型 |
| 2.2 水下机械臂的运动学建模 |
| 2.2.1 水下机器人-机械臂坐标系建立 |
| 2.2.2 水下机械臂正向运动学研究 |
| 2.2.3 水下机械臂的雅可比矩阵 |
| 2.3 水下机械臂的动力学建模 |
| 2.3.1 机械臂动力学建模 |
| 2.3.2 水下机械臂动力学建模 |
| 2.4 水下机械臂关节建模 |
| 2.4.1 关节电机机理建模 |
| 2.4.2 频率特性测量 |
| 2.5 本章小节 |
| 第3章 水下基座扰动分析与关节预测补偿控制研究 |
| 3.1 基座扰动分析 |
| 3.2 基座位姿和末端执行器位置预测 |
| 3.2.1 卡尔曼滤波器原理 |
| 3.2.2 卡尔曼预测器设计 |
| 3.2.3 卡尔曼预测仿真 |
| 3.3 小结 |
| 第4章 水下机械臂关节自抗扰控制研究 |
| 4.1 水下机械臂非线性项分析 |
| 4.1.1 建立水下机械臂关节伺服系统模型 |
| 4.1.2 水下机械臂关节负载力矩非线性分析 |
| 4.1.3 水下机械臂关节电机摩擦力矩分析 |
| 4.2 水下机械臂关节反馈线性化控制算法研究 |
| 4.2.1 反馈线性化控制器设计 |
| 4.2.2 仿真分析 |
| 4.3 水下机械臂关节自抗扰控制算法研究 |
| 4.3.1 水下机械臂关节自抗扰控制问题描述 |
| 4.3.2 一般情况下的LADRC设计 |
| 4.3.3 水下机械臂线性自抗扰控制器设计 |
| 4.3.4 仿真分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 水池试验 |
| 5.1 水下试验平台搭建 |
| 5.2 水池试验 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（8）基于西门子1200的滴定仪机械手控制研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 国外研究状况 |
| 1.2.2 国内研究状况 |
| 1.2.3 发展趋势 |
| 1.3 课题研究的主要内容 |
| 2.控制系统硬件设计 |
| 2.1 硬件系统结构 |
| 2.2 可编程逻辑控制器 |
| 2.2.1 PLC原理结构及特点 |
| 2.2.2 PLC选型 |
| 2.2.3 I/O分配 |
| 2.3 驱动器选型 |
| 2.3.1 步进驱动器 |
| 2.3.2 伺服驱动器 |
| 2.4 电机选型 |
| 2.4.1 伺服电机 |
| 2.4.2 电机抱闸 |
| 2.4.3 伺服电机选型计算 |
| 2.5 其它零部件选型 |
| 2.5.1 电磁阀和继电器 |
| 2.5.2 气缸 |
| 2.5.3 限位开关 |
| 2.6 滴定检测系统设计 |
| 2.7 本章小节 |
| 3.搬运机械手运动轨迹分析 |
| 3.1 机械手组成及工作流程 |
| 3.1.1 机械手概况 |
| 3.1.2 机械手组成 |
| 3.1.3 机械手工作流程 |
| 3.2 机械手运动结构分析 |
| 3.2.1 空间坐标系的建立 |
| 3.2.2 机械手臂夹角计算 |
| 3.2.3 机械手运动结构方程 |
| 3.3 空间直线插补算法 |
| 3.4 基于Bezier曲线拟合算法研究 |
| 3.5 基于B-spline曲线算法研究 |
| 3.6 反算控制点B-spline曲线拟合算法 |
| 3.7 机械手运动轨迹路径规划 |
| 3.7.1 机械手特殊情况下工作任务描述 |
| 3.7.2 预期运动轨迹规划 |
| 3.7.3 运动轨迹的优化 |
| 3.8 本章小节 |
| 4.控制系统软件设计 |
| 4.1 编程软件TIA Portal V13 |
| 4.1.1 安装配置要求 |
| 4.1.2 安装步骤 |
| 4.2 机械手搬运编程思路 |
| 4.2.1 功能应用介绍 |
| 4.2.2 程序控制流程图 |
| 4.3 西门子PLC与Labview通信 |
| 4.3.1 通信协议 |
| 4.3.2 组态本地通信 |
| 4.4 程序设计 |
| 4.4.1 组态本地PLC设备参数 |
| 4.4.2 基本操作指令的编程 |
| 4.4.3 机械手运动指令编程 |
| 4.4.4 机械手回原点操作编程 |
| 4.4.5 机械手示教模式操作编程 |
| 4.5 机械手触摸屏控制设计 |
| 4.5.1 触摸屏介绍 |
| 4.5.2 触摸屏通讯设置 |
| 4.5.3 触摸屏画面设计 |
| 4.6 本章小节 |
| 5.总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）欠驱动绳索桁架式机械臂的模糊控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题背景及研究意义 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 欠驱动机器人的研究现状 |
| 1.3.2 欠驱动绳索桁架式机械臂研究现状 |
| 1.3.3 欠驱动系统控制方法研究现状 |
| 1.3.4 模糊控制理论研究现状 |
| 1.4 主要研究内容与论文结构 |
| 第2章 欠驱动绳索桁架式机械臂动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 欠驱动绳索桁架式机械臂建模理论基础 |
| 2.2.1 欠驱动绳索桁架式机械臂物理结构分析 |
| 2.2.2 虚位移原理和拉格朗日方程 |
| 2.2.3 复数矢量法主要原理 |
| 2.3 动力学建模 |
| 2.3.1 桁架结构物理模型等效 |
| 2.3.2 拉格朗日方程结合复数矢量法建模 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 欠驱动绳索桁架式机械臂镇定问题的模糊控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 欠驱动绳索桁架式机械臂倒立姿态镇定控制问题描述 |
| 3.3 欠驱动绳索桁架式机械臂MAMDANI型模糊控制 |
| 3.3.1 Mamdani型模糊控制器结构 |
| 3.3.2 Mamdani型模糊控制隶属度函数 |
| 3.3.3 Mamdani型模糊控制规则 |
| 3.3.4 Mamdani型模糊控制仿真结果和分析 |
| 3.4 TYPE-2模糊控制器设计和仿真对比 |
| 3.4.1 Type-2模糊控制器结构 |
| 3.4.2 Type-2模糊控制器隶属度函数 |
| 3.4.3 Type-2模糊控制规则 |
| 3.4.4 Type-2模糊控制仿真结果和分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 欠驱动绳索桁架式机械臂轨迹跟踪控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 水平面欠驱动绳索桁架式机械臂动力学模型 |
| 4.3 基于伪逆法的轨迹跟踪控制 |
| 4.3.1 基于伪逆法的控制器设计 |
| 4.3.2 基于伪逆法的控制律数值仿真分析 |
| 4.4 基于部分反馈线性化的轨迹跟踪控制 |
| 4.4.1 基于部分反馈线性化方法的控制律设计 |
| 4.4.2 部分反馈线性化控制器仿真分析 |
| 4.5 基于模糊控制的轨迹跟踪控制 |
| 4.5.1 模糊控制器设计 |
| 4.5.2 模糊控制轨迹跟踪仿真结果 |
| 4.6 三种控制方法抗干扰能力对比 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 欠驱动绳索桁架式机械臂半实物仿真实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 半实物仿真实验平台搭建 |
| 5.2.1 半实物仿真方案选择 |
| 5.2.2 半实物仿真实验平台硬件构成 |
| 5.2.3 硬件选型与能力指标 |
| 5.3 半实物仿真实验控制律 |
| 5.3.1 绳索预紧控制律设计及实验结果 |
| 5.3.2 基于模糊控制的关节角轨迹跟踪控制律设计 |
| 5.3.3 基于模糊控制的关节角轨迹跟踪控制实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）基于扰动基座条件下水下机械手末端位姿控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表(部分) |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 水下机械手研究现状 |
| 1.2.1 面向UVMS的水下机械手国内外发展现状 |
| 1.2.2 基于扰动条件水下机械手控制研究综述 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 1.3.1 课题研究目标 |
| 1.3.2 课题章节内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 扰动基座水下机械手建模 |
| 2.1 扰动基座水下机械手运动学建模 |
| 2.1.1 AUVMS坐标体系建立及符号规则 |
| 2.1.2 水下机械手坐标关系变换 |
| 2.1.3 最佳工作模式水下机械手和AUV位姿推导 |
| 2.2 扰动基座水下机械手动力学建模 |
| 2.2.1 水下机械手拉格朗日力学分析 |
| 2.2.2 AUV耦合动力矩影响项分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3. 水下机械手基座扰动补偿控制研究 |
| 3.1 AUV基座扰动分析与分级控制策略 |
| 3.2 AUV基座强弱扰动判据分析 |
| 3.3 AUV基座弱扰动下机械手期望输入优化算法研究 |
| 3.3.1 肩关节优化补偿算法研究 |
| 3.3.2 大臂、小臂关节优化补偿算法研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 水下机械手作业非线性补偿控制研究 |
| 4.1 水下机械手非线性项分析 |
| 4.2 水下机械手关节非线性项控制研究 |
| 4.2.1 机械手关节反馈线性化算法研究 |
| 4.2.2 机械手水动力补偿模块分析 |
| 4.2.3 机械手关节摩擦补偿模块分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 水下机械手基座扰动条件下综合仿真与试验 |
| 5.1 扰动基座机械手SIMMECHANICS仿真 |
| 5.1.1 AUVMS悬浮基座仿真平台搭建 |
| 5.1.2 AUV基座扰动机械手控制可视化仿真及结果分析 |
| 5.2 基座扰动条件下水下机械手水池试验 |
| 5.2.1 水池试验台架准备 |
| 5.2.2 AUV基座扰动机械手水池试验及结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
四、肩关节在原点的关节式机械手速度和角速度分析（论文参考文献）
- [1]融合脑机接口技术的轻型机械臂研究[D]. 王宇航. 中国矿业大学, 2021
- [2]水下机器人-双臂机械手系统作业技术研究[D]. 刘宇豪. 华中科技大学, 2020(01)
- [3]小型水下双臂机械手控制系统研究[D]. 程尉. 华中科技大学, 2020(01)
- [4]基于时间最优的六轴关节机械手轨迹规划研究[D]. 刘劲松. 湖北工业大学, 2020(08)
- [5]可展开桁架式抓取机械手设计与控制研究[D]. 李国涛. 哈尔滨工业大学, 2020
- [6]双臂协作机器人机构运动学及轨迹规划的研究[D]. 贺晓莹. 桂林电子科技大学, 2020(02)
- [7]水下机械臂关节自抗扰控制研究[D]. 袁新宇. 长春理工大学, 2020(01)
- [8]基于西门子1200的滴定仪机械手控制研究[D]. 王名萱. 辽宁科技大学, 2020(02)
- [9]欠驱动绳索桁架式机械臂的模糊控制方法研究[D]. 丁戍辰. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [10]基于扰动基座条件下水下机械手末端位姿控制研究[D]. 宋琦. 浙江大学, 2019(08)