基于绳驱的超冗余蛇形臂机器人设计及控制研究

目录

第1章绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 研究背景及意义

1.2 超冗余蛇形臂机器人的研究现状

1.2.1 超冗余蛇形臂机器人的国外研究现状

1.2.2 超冗余蛇形臂机器人的国内研究现状

1.3 超冗余蛇形臂机器人的关键技术

1.3.1 结构设计

1.3.2 模型建立

1.3.3 控制方法

1.3.4 优化问题

1.4 本文的主要研究内容

第2章超冗余蛇形臂机器人的设计

2.1 引言

2.2 设计目标及性能指标

2.2.1 设计目标

2.2.2 性能指标

2.3 超冗余蛇形臂机器人关节设计

2.3.1 关节自由度设计

2.3.2 蛇形臂关节结构设计

2.3.3 绳索分布设计

2.3.4 蛇形臂关节机构设计

2.4 超冗余蛇形臂机器人驱动单元设计

2.4.1 动力装置设计

2.4.2 模组的设计

2.5 蛇形臂机器人的整体三维模型

2.6 本章小结

第3章超冗余蛇形臂机器人的建模与分析

3.1 引言

3.2 超冗余蛇形臂机器人的运动学建模

3.2.1 关节空间到任务空间的映射关系

3.2.2 任务空间到关节空间的映射关系

3.2.3 关节空间与驱动空间的映射关系

3.3 蛇形臂机器人的动力学建模

3.3.1 受力分析

3.3.2 动力学模型

3.4 本章小结

第4章超冗余蛇形臂机器人控制研究与仿真分析

4.1 引言

4.2 蛇形机器人轨迹规划

4.2.1 雅可比矩阵

4.2.2 运动优化

4.2.3 绳索拉力优化

4.3 控制器基本结构

4.3.1 位置控制基本结构

4.3.2 动态控制基本结构

4.4 蛇形臂机器人位置控制方案

4.4.1 角度PD控制器

4.4.2 绳长PD控制器

4.5 蛇形机器人的动态控制方案

4.5.1 驱动力前馈控制方案

4.5.2 计算拉力控制方案

4.5.3 滑膜控制方案

4.6 控制器的仿真分析

4.6.1 稳态控制仿真

4.6.2 动态控制仿真

4.7 本章小结

第5章超冗余蛇形臂机器人的硬件集成与实验验证

5.1 引言

5.2 蛇形臂机器人各部分的硬件集成

5.2.1 蛇形臂机器人关节部件的加工与组装

5.2.2 蛇形臂机器人模组部件的选型

5.2.3 蛇形臂机器人控制系统

5.3 蛇形臂机器人实验验证

5.3.1 单关节的运动实验

5.3.2 多关节协同运动实验

5.3.3 平面运动实验

5.3.4 三维空间运动实验

5.3.5 空间指定轨迹运动实验

5.4 本章小结

结 论

参考文献

声明

致谢

个人简历