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助力机械手控制系统实验研究

高建秀  
【摘要】:助力机械手是一种新型的搬运装置,其旨在实现更快速、准确和方便的搬运方式。随着工业发展,传统物料搬运装置在有效性、准确性和安全性等方面的问题日益突出。助力搬运装置的研制与性能提高成为研究学者关注的重要内容。 本文首先分析了助力机械手的研究现状和发展前景。在对助力机械手的机械机构进行分析后,提出了助力机械手的总体机构和控制方案。 其次,利用拉格朗日方程对助力机械手的机械本体进行了动力学分析,利用软件Matlab建立其动力学模型。根据助力机械手进行物料搬运时的运动情况,对助力机械手的动力学模型进行了仿真。通过对仿真结果的分析,验证了模型的正确性。由于助力机械手的各个方向的运动相对独立,对动力学模型进行了解耦分析。根据角度传感器和升降传感器所采集的信号不同,助力机械手控制方式分为:速度控制和位置控制。结合助力机械手驱动装置的数学模型和解耦后的动力学模型分别对控制算法进行仿真分析。通过调节控制器参数,对仿真结果进行分析,验证了控制方式的正确性。 最后,基于Qpid半物理仿真实验平台,结合下位机进行了助力机械手的实验研究。完成了速度和位置参数优化实验。应用优化控制参数,进行了助力机械手速度实验和物料搬运实验。实验结果表明:两种控制方式在操作者有运动趋势时,均能够实现助力机械手运动平稳性和快速性的要求,能实现对于物料的搬运和升降动作。


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