关键词：机械臂;;柔性关节;;人机交互;;模糊控制
摘 要：随着工业自动化的快速发展,机械臂在生产生活中的应用已遍及航空航天、工业生产、医疗、生活服务等多个行业,大大的解放了劳动力,显著提高人们的生活质量。然而伴随着人工智能技术的快速崛起,传统的机械臂已不能满足人们日益增长的智能化要求,于是研究者开始研究具有人机交互能力的机械臂。本文基于自主研发的冗余自由度机械臂平台,对人机交互的技术进行了深入的研究。为了对本文的机械臂进行更深入的了解,首先介绍了本文所述自主研发机械臂的各种主要的设计参数以及主要元器件的选取。然后运用D-H参数法建立其运动学模型,分析运动学正逆解,并仿真实验验证其准确性。人机交互的核心在于机器如何读懂操作者对机器所发送的指令以及给出的相应反馈,模糊控制算法是模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术,对于机器人控制领域,有着很好的应用。对于模糊控制的输入量,本文首先建立了机械臂的空载姿态力矩模型,实现了由实时姿态推演实时空载力矩的模型,然后建立关节电流变化与力矩变化之间的关系,最终得到实时电流与外力矩之间的关系。将机械臂的关节实时电流变化作为输入量来实现对机械的模糊控制人机交互,并对模糊控制算法验证分析。为了优化模糊控制算法,达到更好的人机交互控制效果。引入动力学因素,首先对机械臂的动力学进行分析,接着结合机械臂关节柔性特征,对机械臂进行柔性关节动力学建模,建立动力学方程。然后将模型参数引入模糊控制算法中,优化控制策略。最后,在实验部分,通过实时的和机械臂进行力交互并采集实时的反馈数据作分析对比,验证了模糊控制算法的效果以及模型的准确性,并针对优化前和优化后的模糊控制算法分别做对比试验,从数据和实验效果上分别得出优化后的模型更为适用,人机交互体验更友好。
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