基于映射算法面向电热微夹持器的遥操系统设计与控制策略研究

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1 论文标题：基于映射算法面向电热微夹持器的遥操系统设计与控制策略研究

2 作者信息：张寒莉, 佀国宁：上海理工大学健康科学与工程学院，上海

3 出处和链接：张寒莉, 佀国宁. 基于映射算法面向电热微夹持器的遥操系统设计与控制策略研究[J]. 建模与仿真, 2024, 13(1): 12-23. https://doi.org/10.12677/MOS.2024.131002

4 摘要：为了提高微操作系统适应复杂操作任务的能力，本文以多自由度多指电热驱动微夹持器为研究对象，开发了应用于宏微操作的遥操作系统。首先，基于人体仿生结构，设计了4自由度可穿戴外骨骼手作为主端操作手，实现了对从端多自由度电热驱动微夹持器的遥操作；其次，通过改进的DH (De-navit-Hartenberg)法建立外骨骼手的运动学模型，基于MATLAB的机器人工具箱进行工作空间仿真，并应用笛卡尔空间映射算法解决主从操作手工作空间不匹配的问题，实现外骨骼手从宏观毫米精度到微观微米精度的映射；最后，通过MATLAB系统辨识工具箱建立了电热驱动器的仿真模型，使用超前调节方法优化被控模型，并采用PID算法实现了系统的位置闭环控制，仿真结果显示，采用该控制方法使得微夹持器的响应速度有效提高了约3倍，并具有更小的超调量和稳态误差，能够满足微操作的应用需求。

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关键词：策略研究 系统设计 MATLAB 上海理工大学 atlab