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六自由度串联关节机器人惯性及摩擦参数辨识仿真

殷盛江  
【摘要】:关节摩擦的存在是造成机器人伺服系统性能降低的客观因素之一。当工业机器人进行轨迹移动时,摩擦势必会导致末端执行器的位置偏差,导致控制精度的降低。为了减小摩擦对机器人控制系统带来的影响,必须就摩擦带来的力矩损失进行补偿。本文研究的主要内容是六自由度串联关节机器人的惯性及摩擦参数的辨识补偿,具体内容如下:首先,本文针对于机器人的精度问题进行了简要分析,就机器人的惯性参数与摩擦参数辨识方法进行了介绍,分析了摩擦补偿方法的优缺点。其次,就摩擦的静态特性及动态特性,分析了接触面从静止加速到发生低速滑动形成的四个时期,研究了该四个时期摩擦力的形成机理,针对于摩擦的动态特性,着重分析它的几个重要特性:静摩擦力的可变性,预滑动位移、摩擦记忆以及爬行现象,对于辨识及补偿用到的理论与方法进行分析与选取。再次,针对于机器人的特性,将六自由度机器人末端腕部机构及小臂组合简化形成的二连杆机构作为分析对象,基于拉格朗日力学法建立了基于机器人关节的动力学摩擦模型;基于CAD方法辨识出六自由度串联机器人的惯性参数;使用matlab软件仿真,基于遗传算法辨识出Stribeck摩擦模型的各个参数。最后基于六自由度机器人建立传递函数,进行库仑摩擦及库仑粘滞摩擦的补偿,针对于带有D,uGre摩擦模型的伺服系统进行模拟仿真,就基于该三种摩擦模型的系统使用PD控制进行摩擦补偿后的PD控制在补偿。


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