基于三自由度仿生理念的机械手臂设计与控制
摘 要
本文基于仿生学思想和有限元分析方法，设计了一种基于三自由度的仿生机械手臂，并探究了其控制系统。我们采用杆件模块化设计与伺服电机驱动器件，实现了机械臂在三维空间内的自由运动，并通过PID控制算法和灰色预测模型优化了其运动轨迹。此外，我们还建立了机械臂结构和控制系统的模型，确保机械臂运动的精准控制和可靠稳定。综上，该基于三自由度的仿生机械手臂具有优良的运动特性与广泛的应用前景。
关键词：仿生机械手臂 、有限元分析 、PID控制 、灰色预测
Abstract
In this paper, we design a three degrees of freedom and explore its control system. We use the modular design of rod and servo motor drive device to realize the free motion of the mechanical arm in 3 D space, and optimize its motion trajectory through the PID control algorithm and gray prediction model. In addition, we have established a model of the arm structure and control system to ensure accurate control and reliable stability of the arm movement. In conclusion, the three-degree-of-freedom-based bionic robotic arm has excellent motion characteristics and wide application prospects.
Keyword: Bionic mechanical arm、Finite element analysis 、PID control、Gray
prediction
目 录
1 引言 1
2 仿生机械手臂概述 1
2.1 仿生机械手臂的定义和分类 1
2.2 仿生机械手臂的特点 2
2.3 仿生机械手臂的应用 2
3 基于三自由度的仿生机械手臂设计 2
3.1 三自由度机械臂结构设计 2
3.2 机械臂结构分析与优化 3
3.3 仿生机械手臂的实现方式介绍 3
4 仿生机械手臂控制系统设计 4
4.1 机械手臂的运动学模型 4
4.2 机械手臂控制算法实现 4
4.3 控制系统模型建立 5
5 结语 6
参考文献 7
致谢 8
摘 要
本文基于仿生学思想和有限元分析方法，设计了一种基于三自由度的仿生机械手臂，并探究了其控制系统。我们采用杆件模块化设计与伺服电机驱动器件，实现了机械臂在三维空间内的自由运动，并通过PID控制算法和灰色预测模型优化了其运动轨迹。此外，我们还建立了机械臂结构和控制系统的模型，确保机械臂运动的精准控制和可靠稳定。综上，该基于三自由度的仿生机械手臂具有优良的运动特性与广泛的应用前景。
关键词：仿生机械手臂 、有限元分析 、PID控制 、灰色预测
Abstract
In this paper, we design a three degrees of freedom and explore its control system. We use the modular design of rod and servo motor drive device to realize the free motion of the mechanical arm in 3 D space, and optimize its motion trajectory through the PID control algorithm and gray prediction model. In addition, we have established a model of the arm structure and control system to ensure accurate control and reliable stability of the arm movement. In conclusion, the three-degree-of-freedom-based bionic robotic arm has excellent motion characteristics and wide application prospects.
Keyword: Bionic mechanical arm、Finite element analysis 、PID control、Gray
prediction
目 录
1 引言 1
2 仿生机械手臂概述 1
2.1 仿生机械手臂的定义和分类 1
2.2 仿生机械手臂的特点 2
2.3 仿生机械手臂的应用 2
3 基于三自由度的仿生机械手臂设计 2
3.1 三自由度机械臂结构设计 2
3.2 机械臂结构分析与优化 3
3.3 仿生机械手臂的实现方式介绍 3
4 仿生机械手臂控制系统设计 4
4.1 机械手臂的运动学模型 4
4.2 机械手臂控制算法实现 4
4.3 控制系统模型建立 5
5 结语 6
参考文献 7
致谢 8
