《冗餘驅動並在線上器人的協調控制與動力學性能最佳化研究》是依託中國科學技術大學，由尚偉偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：冗餘驅動並在線上器人的協調控制與動力學性能最佳化研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：尚偉偉
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目以冗餘驅動並在線上器人為研究對象，從動力學層次上解決並在線上器人的協調控制與性能最佳化問題，研究內容主要包括理論研究和實驗研究兩部分。在理論研究方面：（1）基於同步控制思想，由驅動關節的跟蹤運動來定義並在線上器人各支鏈間的協調運動，在工作空間中設計非線性協調控制器來實現各支鏈間的動力學協調；（2）在考慮運動學和動力學多種約束條件下，分別對正常運行和驅動器故障時的驅動力矩進行最佳化；（3）建立運動過程中的運動時間、驅動器能量和系統剛度三個性能指標，進行多目標軌跡最佳化。實驗研究方面，利用實際冗餘驅動並在線上器人系統來驗證理論研究的優越性，並將設計出的控制策略和最佳化方法套用於實際系統。本項目將非線性控制方法和智慧型最佳化方法套用於冗餘驅動並在線上器人系統的控制中，來實現高速高精度高負載運動控制，為我國高性能製造裝備的研製和發展提供重要的理論基礎和實現手段。
結題摘要
冗餘驅動為改善並在線上器人的動力學性能創造了有利條件，但是也給其動力學建模與控制帶來了困難，如何實現冗餘驅動並在線上器人的協調控制，並充分利用冗餘驅動這一條件來最佳化動力學性能，成為一個極具挑戰性和套用前景的課題。本項目以冗餘驅動並在線上器人為研究對象，從動力學層次上解決並在線上器人的高精度建模、協調運動控制和性能最佳化問題，主要研究內容和成果包括以下三個方面：（1）提出了一種工作空間的充分激勵軌跡設計方法，並以此為基礎設計出最優的動力學辨識算法，建立了並在線上器人的精確動力學模型；（2）分別在關節空間和工作空間建立多支鏈間的同步運動關係，提出了一種協調控制策略，解決了並在線上器人高速運動時的高精度控制問題。（3）針對繩索的單向力特性，實現了繩索驅動並在線上器人的力封閉工作空間最佳化，並提出了一種快速求解算法。最後，利用實際冗餘驅動並在線上器人系統驗證了所提理論方法的優越性，並通過對實驗結果的分析進一步改進理論設計，將改進後的成熟的建模、控制和最佳化方法用於實際系統的運動控制。本項目的研究成果建立了面向並在線上器人的動力學辨識、協調控制與性能最佳化的系統性方法，並且這些方法可以套用到相關的機器人運動控制領域，從而解決機器人運動控制中的一些關鍵理論和技術問題。同時，在國家提出加快發展裝備製造業，改造傳統工業設備的新形勢下，高速高精度高負載並在線上器人系統的研究，將會為我國高新技術設備的研製與發展提供重要的理論基礎和實現手段。
