高速并联机械手臂的自抗扰控制算法研究

针对具有非线性、强耦合以及高速、高加速度等特性的高速并联机械手臂的末端精确定位和抖动抑制问题,提出改进的自抗扰控制解决方案。从并联机械手臂的动力学方程出发,推导了该机械手臂的状态方程,将系统非线性表示为加法和耦合参数的形式,并用自适应算法对耦合参数进行实时在线辨识,基于自抗扰控制算法设计了系统的非线性的控制器。仿真结果表明,在对机械手臂快速响应的要求下,相对于传统的控制算法,关节的超调能够减少,关节位置跟踪精确度得到了提高。采用改进的自抗扰控制策略能够描述出系统的不确定性,解决高速并联机械手臂运行时存在的快速响应和超调之间的矛盾,提高了系统的动态响应性能。

典型机械手臂研究现状综述

机械手臂的类型日渐多样化,设计出更加经济实用的机械手已成为当今学术界的热点。本文综述了机械手臂的结构功能、发展现状、应用领域等问题,同时论述了应用较为广泛的关节型机械手臂、仿人机械手臂、柔性机械手臂和并联机械手臂的机构特点、应用场合及存在的问题等。机械手臂作为机器人领域的重要分支,涉及诸多领域的交叉与融合,本文的研究将对机械手臂的未来发展提供指导。

三自由度静脉穿刺机械手臂设计分析

静脉穿刺技术由于其具有受创伤口小、给药快速、技术门槛低等特点广泛应用于临床医学。但对于血管难以找到以及血管小的人群而言，凭医生经验的静脉穿刺技术容易造成失败，从而对患者造成二次伤害，近年来自动进针技术逐渐兴起有望解决这个技术难题，但现有的产品均存在机械复杂、难以精确控制等问题从而很少实现医疗应用。通过设计一个三自由度的自动静脉穿刺机械手臂，首先通过图像处理技术得到静脉血管的位置，由此引导机械手臂的运动，精准、快速的实现静脉穿刺。本研究主要阐述的是机械运动部分，通过三个手臂控制一个动平台在三维坐标中的运动，驱动部件为舵机，由单片机控制舵机的运动，由霍尔原件感知舵机的角度位置．实现了精准的定位与精细的操控。