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图8 实验研究:PHANToM Omni触摸震动设备
图9 实验研究:时间剖面的第一关节的位置PHANToM机器人
表5
确定PHANToM Omni参数
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图10 PHANToM机器人第一个关节的位置跟踪误差的时间表
图11 PHANToM机器人第三个关节的位置的时间表
图12 PHANToM机器人第三个关节的位置跟踪误差的时间表
矩阵 是Coriolis,离心和引力的总和,可以得出:
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Jacobian of the PHANToM考虑到时:
的长度是机器人的第一和第二个链接。因此,由于外部干扰载荷
的施加第一和第三关节的机器人是:
首先,PHANToM的参数已经确定(参考附录B)。表5给出了PHANToM的识别参数。根据提供的参数和假设
,可以看到:
由(17)参数选为0.0132。由定理3,。假设最低收敛速度是β=1,
根据(58)可以看出:
正弦命令提供computed-torque控制下机器人在第一和第三节上的表现。实验是在三种
不同的情况下进行的,即:没有DOB,有Liu和Peng提出的DOB,有本文提出的DOB。选择比例和衍生品的收益率分别等于1.4I和0.5I。Liu和Peng观测器的DOB增益矩阵被选为I。此外,提出DOB的干扰跟踪性能和本文中提到的Katsura等人和Liu和Peng提出的相比较。Katsura等人的DOB参数被选为。图9,10,11和12分别说明了关节1和3的时间配置文件位置和跟踪误差。表6包含了关节跟踪误差的均方根值。图13和14分别表示了关节1和3的时间配置文件干扰和干扰跟踪误差。表7包含扰动的均方根值。注意,动态模型的识别机器人并不是完美的。因此,动态不确定性存在于机器人的模型中。根据定理2,可以保证跟踪误差有界收敛到已指数增长的最终限制区域。本文提出的扰动观测器的扰动和位置跟踪性能超过了Katsura等人和
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Liu和Peng提出的观测器的性能。
图13 PHANToM机器人第一个关节的干扰跟踪的时间表
图14 PHANToM机器人第三个关节的干扰跟踪的时间表
表7
实验研究:干扰跟踪误差均方根值
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7、结论
一般系统的机器人系列机械手的扰动观测器的设计方法已经在本文中提出了。前面提出的线性和非线性观测器可以统一于这个总体框架中。此外,该设计方法消除了先前设计非线性扰动观测器中的自由度,关节类型和机械手结构的数量限制。观测器的设计问题被论述成一个线性矩阵不等式(LMI)。提出的设计方法保证了观测器的原始跟踪误差的收敛和呈指数增长的干扰的慢变化。在干扰快速变化的情况下,跟踪误差被证明是全局一致最终有界的。在跟踪误差的收敛速度和测量噪声的敏感度之间的权衡已经讨论过了。除了LMI构想的设计问题,一个分析解决方案也被提出了。模拟使用一个工业机械手和一个拥有触觉能力的机器人实验被提了出来来验证这种方法的有效性。 鸣谢
这项工作得到了加拿大自然科学和工程研究理事会(NSERC)的支持。 附录A 舒尔补充不等式
舒尔补充不等式.假设C是正定矩阵,则有以下关系:
附录b PHANToM Omni的参数确定
在没有外部有效载荷的情况下使用Taati, Tahmasebi,和Hashtrudi-Zaad提出的方法,确定了PHANToM Omni的参数。为了确定PHANToM Omni的参数,动力学方程是线性的,并遵循以下形式:
被称为回归量矩阵,是机器人参数的矢量。可以看到:
动态模型是通过一阶稳定低通滤波器的形式避免加速度测量。滤波
器的截止频率在机器人运动频率和噪声频率之间选择。即8 HZ,这可以看出:
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