摘要：當今世界上，高科技新型技術的發展帶動了機器人技術的前進，各個行業使用機器人來進行制造或者服務，因此很多不同功能的機器人被開發出來。本文的研究對象工業機器人是廣大機器人領域中最常見的一種類型。機械人和人類的最大差別就是靈活性與耐力度。機器人的優勢在于能夠重復做一種動作永遠不會疲勞。機械手是20世紀發展起來的一種高科技自動生產設備，其作業精準率高并且能夠用于惡劣環境。各個國家已經把工業機器人列為最重要科學技術之一。

本文研究內容為：

首先，在掌握機械手結構特征的前提下，選擇拉格朗日動力學方程來推導出機器人動力學模型，之后通過MATLAB軟件得到所需的動力學建模參數。

接著，在建立完動力學模型的基礎上，使用滑模變結構控制為其設計控制器，并使用MATLAB軟件進行制圖與運算，驗證其可行性。

最后，通過仿真結果可得，這種控制方法能使機械臂朝期望軌跡運動，并且能夠在短時間內實現快速跟蹤。

畢業論文關鍵詞： 滑模變結構控制；MATLAB；機械臂；動力學建模

Dynamic modeling and control of industrial robots

Abstract:In today’s world,the development of new high-tech technology led to the advance of robot technology,so various industries use robot for manufacturing or service.The research object of this paper is the vast number of industrial robots in the field of robotics most common type.The biggest difference between robots and humans is the flexibility and strength of resistance.The advantage of robot is that robot can repeat their actions without of tiredness. Manipulator is a high-tech automated production equipment which developed since the 20th century,its operational accuracy is high and can work against the hard environment.Each country has classified manipulator as one of the most important science and technology.

The main study of this paper:

First of all, understand the premise of manipulator’s structure,select the Lagrange dynamics equations to deduce the dynamic model of the robot,and then give the desired kinetic modeling parameters by MATLAB software.

Thereafter, on the basis of the establishment of complete dynamic model ,using sliding mode control to design a controller using MATLAB software for mapping and operation,verify its feasibility.

Finally，what we can obtain in the simulation results is that this control method enables the arm toward the desired trajectory and fast tracking in a short time.

Key Words：Sliding Mode Control; MATLAB; Manipulator; Dynamic Model

目錄

1 緒論1

1.1 機械手的應用和研究現狀1

1.2 國內機器人技術現狀與國外機器人技術的領域發展2

1.3 機械臂控制理論3

1.4 選擇機械手控制方法4

1.5 本文的主要研究內容4

2 機械手的動力學建模6

2.1 拉格朗日動力學的建模模型6

2.1.1 拉格朗日動力學的數學模型6

2.2 機械手動力學建模方程7

2.2.1 計算系統的動能k和勢能p7

2.2.2 拉格朗日方程的建立8

總結

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