双臂液控机器人控制系统仿真.pdf

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1、ClassifiedIndex：刚9iU．D．C：621．3SouthwestUniversityofScienceandTechnolo餐1echnolowyMasterDegreeThesisStudyontheControlSystemoftheDual—armGrade：20IlCandidate：PlMlngAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：DetectionTechnologyandAutomaticEquipmentSuperviso

2、r：YANGTao，ProfessorApril．t4,2014独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：足峭日期：)‘7f千．多．岁／『’一7关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的

3、规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)答名：艮口日刷醛轹西南科技大学硕士研究生学位论文第1页摘要目前，在化工、核电、拆迁施工和地震救灾等行业双臂液控机器人得到了广泛的应用，因此有必要对其控制系统进行细致深入的研究。本文首先详细介绍了双臂液控机器人的国内、外发展现状及发展趋势，并独自设计了一种小型双臂液控机器人系统，在对其运动学和动力学特性做了详细分析后，又对

4、其液压系统组成和相关参数进行了说明。最后，通过三个联合仿真对双臂液控机器人的实时避障算法、液压控制系统和接触力控制算法的可行性和有效性进行了验证，并给出了相应的结果。针对双臂搬运物体时对运动障碍物的避障问题，本文提出了基于人工势场法的实时避障算法，该算法可使机械臂在搬运物体时有效避开运动障碍物。首先，在仿真软件ADAMS中生成机器人的运动学模型，在仿真软件MATLAB中使用SIMULINK生成机器人的控制系统模型及避障算法模块，然后通过两个模型之间的数据交换搭建机器人的联合仿真系统。通过控制机器人

5、模型搬运物体的运动实例，验证了该避障算法的有效性。为了研究双臂液控机器人的液压控制系统与机械结构运动之间的动力学关系，在仿真软件ADAMS中生成机器人的动力学模型，在仿真软件EASY5中生成机器人的液压控制系统模型，通过两个模型之间的数据交换搭建机器人的联合仿真系统。当液压机械臂执行相应操作时，通过EASY5软件实时获取液压系统的相关参数变化，并以此为依据，实现双臂机器人液控系统控制器参数的优化。针对双臂搬运物体时机械臂末端对物体的接触力控制问题，本文提出了基于阻抗控制的接触力控制算法，该算法可使

6、机械臂末端与物体的接触力始终维持在设定值范围内。将该算法加入控制系统模型，同样通过控制机器人模型搬运物体的运动实例，验证了控制算法的有效性。关键词：双臂液控机器人；避障算法；联合仿真；液压系统仿真；接触力控制西南科技大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractAtpresent，inchemicalindustry，nuclearelectricity，buildingdemolitionandconstruction，andearthquakerescue，dual-armhydraulicr

7、obothasbeenwidelyused，and，thereisnecessarytoafurtherstudyofitscontrolsystem．Inthispaper，thedomesticandoverseasresearchstatusanddevelopmenttrendwasintroducedindetail．andakindofsmalldual．armhydraulicrobotsystemwasdesigned．Thedetailedanalysisofthisrobot’

8、Skinematicsanddynamicscharacteristicswasmade，andthecompositionandrelatedparametersinthehydraulicsystemwasdescribed．Then，throughthethreeCO．simulationsoftherobot，thefeasibilityandeffectivenessofreal．timeobstacleavoidancealgorithmandcontactforcec