三关节六自由度机械臂的运动学与动力学研究及鲁棒轨迹跟踪控制探讨

本文深入探讨了三关节六自由度机械臂在机器人领域的运动学与动力学分析，以及在不确定刚性机器人中的鲁棒轨迹跟踪控制研究。首先，作者强调了数学方法在机器人技术发展中的关键作用，特别是运用李群与李代数、微分几何等理论工具，严谨地推导出了机械臂的运动学正、逆解和动力学方程。运动学方面，通过指数映射、旋量和运动旋量等概念，结合惯性矩阵和哥氏力、离心力矩阵，构建了机械臂的复杂动态模型，显示出其动力学特征的时变性、强耦合性和高度非线性。 具体推导过程中，机械臂的动力学模型涉及大量计算，且状态空间方程揭示了其动力学难题。通过运动学逆解，论文提供了机械臂在特定位姿下的详细描述，包括肘关节的解析表达式、求解技巧，以及自由度增加后对运动特性的影响，这些都为后续工业控制和手部运动的研究提供了实用参考。 论文的核心部分聚焦于不确定性刚性机器人的鲁棒轨迹跟踪控制问题，这是当前机器人研究领域的热点话题。针对具有参数不确定性和外部扰动的自由度刚性连杆机器人，作者提出了新颖的鲁棒自适应控制策略。这种策略通过在线估计未知物理参数，有效地克服了参数和外部干扰带来的不确定性，确保了系统的渐近稳定性以及参数估计的有界性。相比于现有方法，该控制策略简化了对惯性矩阵逆运算的需求，仅依赖于位置和速度状态的测量，降低了控制复杂性，并在仿真实验中验证了其有效性。 本文在理论层面深入挖掘了三关节六自由度机械臂的运动学与动力学特性，同时在实际应用中提出了一个创新的鲁棒控制策略，对于提升机器人技术的精确度和鲁棒性具有重要意义。