20、机器人系统的状态估计与运动建模

机器人系统的状态估计与运动建模

1. 欠驱动系统的鲁棒状态估计

在机电系统中，估计不可用状态变量是一个重要的问题。为了解决这个问题，提出了三种鲁棒技术，并针对三连杆倒立摆（TLIP）进行了实验。

1.1 实验结果

在实验中，向系统参数引入了不确定性，但信号仍得到了良好的估计。不过，当使用观测信号实现状态反馈控制时，问题变得更加困难。

1.2 观测器调优

在调优观测器时，考虑了瞬态响应中的过冲/下冲效应，以减少危险的峰值现象。未来，这些技术将在实时稳定控制中进行测试。

2. 5自由度串联机器人的建模与控制

2.1 背景与问题提出

空间物体捕获是一个有待改进的领域，包括空间碎片清除和在轨服务（OOS）。在大多数情况下，机器人需要与非合作目标交互，这就要求不断分析环境运动以计算动态轨迹和识别抓取点。传统的数值方法（如牛顿 - 拉夫逊方法）在解决逆运动学问题时，由于依赖初始条件，无法保证实时性。因此，提出了一种基于Denavit - Hartenberg（D - H）约定的半解析方法。

2.2 问题建模

2.2.1 D - H约定

D - H约定为分析机器人各关节与末端执行器的位置和方向关系提供了系统的方法。对于Scorbot - ER III机器人，使用齐次变换矩阵 (^{i - 1}A_i) 描述第 (i) 个和第 (i - 1) 个关节之间的关系：
[
^{i - 1}A_i =
\begin{bmatrix}
c\theta_i & -c\alpha_