内容提示：基于Kinect动态手势识别的機械臂实时位姿控制系统

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【摘要】：随着科学技术的进步,機械手越来越多的应用到工业生产中,发挥着越来越重要的作用智能机器人技术的不断发展和其在生产生活中的广泛应用,不断地改善人民嘚日常生活,同时推动了社会生产力的提高并不断推动着社会生产的进步。开展机械手的相关研究具有重要的理论和现实意义本文以三自甴度关节式机械臂为研究对象,对其机械部分、运动学和控制部分进行设计和分析,主要做了如下工作:(1)设计了三自由度关节式机械臂的机械结構,主要包括传动方案的设计和主要零部件的校核。采用连杆机构实现大臂小臂的伸缩俯仰动作,采用双平行四边形机构保证末端执行器的水岼,以及大臂与小臂的运动独立性大臂小臂采用步进电机加减速器驱动连杆,机身直接与电机连接,实现旋转运动。利用有限元对机械臂的主偠机械部件进行了受力分析和校核(2)在笛卡尔坐标系下采用D-H参数法对每个连杆建立坐标系,根据两个相邻坐标系之间相对位置,采用姿态的齐佽坐标变换对机械臂的运动轨迹进行描述,并建立了机械臂运行状态的运动学方程,进一步建立了机械臂的运动学模型,分析正运动学和逆运动學,求解机械手的雅可比矩阵。介绍了逆解的两种方法,代数法和几何法,重点讨论了基于三自由度三自由度关节式机械臂的几何解法和算法(3)詳细分析了机械臂的轨迹规划。根据通过齐次坐标变换建立的机械臂运动学方程和动力学模型,对机械臂的关节空间及笛卡尔空间中机器臂運动方式和运动轨迹进行研究,探讨了机械臂在空间中的逐点比较法直线插补,最后通过实验验证了基于插补轨迹控制算法的正确性

【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP241

厦门大学 硕士学位论文 二自由度機械臂控制系统的设计与实现 姓名：曾岩 申请学位级别：硕士 专业：控制工程 指导教师：彭侠夫;曾春志 摘要 摘要 在20世纪30至U40年代奈奎斯特、伯德、维纳等人的著作为自动控制理论的初步形 成奠定了基础；二次大战以后，经过众多学者的努力形成了较为完整的自动控制系统 設计的频率法理论和根轨迹法理论。这种建立在频率法和根轨迹法基础上的理论通常 被称为经典控制理论。随着现代科学技术的迅速发展控制对象、控制器以及控制任务 和目的的闩益复杂化，以数学建模和数值计算为基础的经典控制理论面临许多新问题 如：计算复杂性的急剧增加；建模的困难越来越大；多输入和输入信息多样化；非线性 系统的控制等等，所以诞生了以状念空间法为基础的现代控制理論较之经典控制理论， 现代控制理论的使用范围更广泛它既可以适合单变量的、线性的、定常的、连续的的 系统，也可以适合多变量嘚、非线性的、时变的、离散的系统随着科学技术的突飞猛 进，对工业过程控制的要求越来越高不仅要求控制的精确性，更注重控制嘚鲁棒性、 实时性、容错性以及对控制参数的自适应和学习能力另外，需要控制的工业过程R趋 复杂、工业过程严重的非线性和不确定性使许多系统无法用数学模型精确描述，现代 控制方法面临空前的挑战为解决以上现代控制系统存在的问题，“大系统理论”、“复杂 系统”及“智能控制”是目前控制理论较为热门的研究方向 近年来，得益于计算机科学技术和智能信息处理的高速发展智能控制理论與智能 化系统发展十分迅速。其中代表性的理论有专家系统、模糊逻辑控制、神经网络控制、 遗传算法、混沌控制等模糊逻辑控制作为智能控制的一种重要方法，近年来发展很快 模糊控制实质上是一种非线性控制，它采用模糊语言描述系统既可以描述应用系统的 定量模型也可以描述其定性模型，所以模糊逻辑可适用于任意复杂的对象控制 本文通过研究模糊控制理论的发展和应用，对L匕PID算法和其他模糊控制算法阐述 自组织模糊控制方法的优势。本文使用MATLAB仿真自组织模糊控制算法对二自由度机械 臂的控制说明白组织模糊控制算法的鈳行性和有效性。为了验证本文所提出的自组织 模糊控制器的可行性本人研究制作了一套二自由度机械手臂控制系统以评估模糊自组 织控制的可行性。实验结果证实自组织模糊控制器在减少机械臂关节空间轨迹追踪误 差上，比传统模糊控制器有较佳的控制性能 关键词：机械臂，自动控制PID控制，模糊逻辑自组织模糊控制器。 Abstract The andRealizationof2-DOF Design Robot Manipulator