平面二连杆机械臂动力学：分布式优化与统计学习

本文主要探讨了平面二连杆机械臂在机械臂动力学领域的研究，特别是垂直平面机械臂，这是目前研究最为广泛且接近工程实践的应用场景。机械臂的动力学分析是机器人技术的基础，对于控制系统的性能至关重要。作者利用拉格朗日力学方法推导了如图2.1所示的垂直平面二连杆机械臂的动力学模型，包括动能和势能的计算。 首先，机械臂由两根连杆组成，第一根连杆长度为fl，质量为m1，其位移为q1，动能和势能分别由公式2.4和2.5给出。第二根连杆长度为l2，质量为m2，质心坐标可以通过连杆角度ql和q2计算得出，其速度通过链式法则和三角函数关系表达为2.6至2.10式。这些动力学方程描述了机械臂运动状态随时间变化的规律，是后续控制设计的关键依据。 文章关注的是带有不确定性的机械臂轨迹跟踪控制问题，这涉及到动态系统中的鲁棒控制理论和适应性控制策略。对于移动机械臂而言，这种不确定性可能来源于环境干扰、参数变化、甚至传感器噪声。研究者需要处理这些不确定性，确保机械臂能够在存在扰动的情况下，精确地沿着预定的轨迹执行任务。 视觉伺服作为本文研究的一部分，是通过视觉传感器获取环境信息，然后将这些信息用于调整机械臂的动作，实现物体抓取和定位。视觉伺服技术在提高机械臂的灵活性和精度方面起着重要作用，尤其在需要高精度和复杂环境适应性的应用中。 因此，本文的研究不仅深入到机械臂动力学的数学模型，还涉及到了现代控制理论的实际应用，如基于视觉的信息融合和决策制定，旨在提升移动机械臂的自主性和工作效率。通过对这些关键技术的探讨，本文为移动机械臂在工业、医疗、服务等领域的广泛应用提供了理论支持和技术解决方案。