[发明专利]多手指联动式高精密机械手系统

权利要求书

1.一种多手指联动式高精密机械手系统，包括基板和活动板，其特征在于，基板的一侧面固定有驱动电机、两根间隔设置的纵向位移直线滑轨、以及位于驱动电机旁侧的滚珠丝杠；驱动电机通过传动机构驱动滚珠丝杠的丝杠旋转，活动板的两端分别固定在两根纵向位移直线滑轨的滑块上，滚珠丝杠的滚珠滑块与活动板固定相连；两根纵向位移直线滑轨之间设置至少三根横向排列的柱体；至少三根柱体滑移式安装在基板的一侧面，其朝向活动板的一侧面均设置定位柱；活动板上设有分别与至少三根柱体上的定位柱位置对应的至少三个长形孔，至少三个长形孔中的中间位置长形孔处于垂直状态，位于垂直状长形孔左右两侧的至少一长形孔分别为斜置的长形孔，且左侧位置至少一斜置的长形孔顶端与垂直状的长形孔顶端之间的距离与右侧位置至少一斜置的长形孔顶端与垂直状的长形孔顶端之间的距离相等；左侧位置至少一斜置的长形孔底端与垂直状的长形孔底端之间的距离与右侧位置至少一斜置的长形孔底端与垂直状的长形孔顶端之间的距离相等；各柱体上的定位柱分别对应插入活动板中的各个长形孔内；柱体的底端固定用于物件抓取的机械手，滚珠丝杠的滚珠滑块位移带动活动板位移，以促使至少三个机械手呈间距并排状态或呈等间距分开状态，激光位移传感器位于最外侧机械手的旁侧，其感应头与最外侧机械手侧面对应，其通过安装板固定在基板上，激光位移传感器发出的激光照射到板体的表面，从而获取到板体的实际输出位移信号x，将这部分系统的动力学模型设计为如下形式：

其中：

其中，为速度；为加速度，为名义质量，d为哥氏力、离心力，k_e为重力项，u为控制器的输出力矩；τ_d为外界干扰；

在t时刻简化为N(t)，简化后的系统的动力学模型为如下形式：

对多手指联动式高精密机械手系统的控制目标为设计一种基于动力学模型的分数阶智能控制器(Fractional order intelligent controller缩写为FOIC)，即使在多手指联动式高精密机械手系统存在非线性扰动等不确定情况下，也能使输出位移精确地跟踪期望位移轨迹，为此，定义位移跟踪误差为：

e＝x_d-x (4)

其中，x_d为理想位移信号；x为实际输出位移信号，

设计分数阶指数型动态综合误差函数s为：

其中k是待调整的参数，k＞0，0＜μ，λ＜1，sig(e)^μ＝|e|^μsign(e)，sign(e)为符号函数，

控制律的输入设计为：

其中

上式中，k₁，k₂＞0，0＜ρ＜1.sig(s)^ρ＝|s|^ρsign(s)，sign(s)为符号函数，

利用TDE技术可以实现对未知项的估计，

其中，L为时延参数，通常将L取为采样周期的整数倍，N_(t-L)代表L时刻之前的未知项的值，其计算过程如下：

将(7)式和(9)式代入到(6)式中，得到控制率u的表示式为：

利用TDE计算的误差为：

将控制律代入简化的动力学模型，可得到系统的闭环误差方程：

2.根据权利要求1所述的多手指联动式高精密机械手系统，其特征在于，在中间位置处垂直状的长形孔左侧设置三个斜置的长形孔，在其右侧设置四个斜置的长形孔；而且左侧的三个斜置长形孔顶端之间的间距相等，左侧的三个斜置长形孔底端之间的间距相等；右侧的四个斜置长形孔顶端之间的间距相等，右侧的四个斜置长形孔底端之间的间距相等；柱体的数量也设置为八个，并且各机械手的位置分别与各长形孔的位置对应。

3.根据权利要求2所述的多手指联动式高精密机械手系统，其特征在于，活动板的右端固定限位板，且限位板位于四个斜置长形孔最右侧位置处一长形孔的右侧。