高速柔索牵引摄像机器人机动性与稳定性研究
柔索牵引摄像机器人”飞行”在演播现场和运动赛场的上空,追拍生动的场景,是摄像机搭载系统发展历史上的一次革命.由于摄像机灵活运动的拍摄需求与柔索的柔性特点,柔索牵引摄像机器人的机动性和稳定性成为其清晰成像的关键问题,而这方面深入的理论研究未见发表.从理论和技术上深入研究这两个关键问题,将为摄像机器人的性能提升提供有力的支持,并为其他柔索牵引运动机构灵活稳定的运动控制提供有益的参考.并联柔索牵引摄像机器人的驱动柔索根数m与末端执行器的自由度数n满足:m=n+1，属于冗余驱动并联机构，其索张力需要优化求解。建立了系统的动力学方程，在兼顾驱动电机功率、柔索强度和柔索张紧的条件下，分别采用最小2, 3, 4, 5范数及最小方差，研究了满足驱动力连续光滑要求的合理优化目标，分析比较了不同求解方法的实时求解效率，给出了力旋量可行的动力工作空间。从末端执行器的位置和最小约束索张力两个方面，提出了力位混合的稳定性加权评价方法，在可行工作空间内评估了摄像机器人的结构稳定性;将控制系统的设计分为性能设计和干扰抑制设计两部分，控制器由基于末端位置空间的PD前馈控制器和干扰观测器组成，实现了混合控制策略，增强了机器人的运动稳定性。构建了5米柔索牵引摄像机器人原理样机，通过手柄控制台实现了基于速度的摄像机器人运动控制，进行了多种轨迹及跟踪运动物体的综合性追拍实验，末端执行器运行稳定，图形质量良好，测试了摄像机器人运动的机动性和稳定性。
高速柔索牵引摄像机器人 机动性 稳定性 运动控制
仇原鹰
西安电子科技大学
国内会议
沈阳
中文
66-66
2016-08-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）