柔性机械臂运动轨迹的鲁棒自适应控制.pdf.pdf

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背机器人...,鲫.
一上甚
柔性机械臂运动轨迹的鲁棒自适应控制’
田彦涛。尹朝王殿方王大龙弋·
青工业大学磊所长—中国科学院沈阳自动化研究所
中国科学院机器人学开放研究实验室沈阳
、控制系垆结构设计

力学特性分析,
关键词差兰苎·动力学不确定性·鲁棒皂丝型\
引言/
,柔性机械臂的
,大大增加了方程的维数,产
,所有这些都给柔性机械臂
的控制器设计增加了难度。,.
柔性机械臂的运动轨迹控制问题,即通过各关节的控制力矩作用,确保机械臂终端轨迹跟
,由于弹性变形将产生如下两个问题:端点轨迹偏差增
大;,人们提出了各种控制方案,以实现高精度运动轨迹
控制“.,如
控制、前馈反馈控制、非线性反馈、,由于柔性机械臂往往要
求运动速度很高,,应当在控制器设
计中,考虑弹性变形因索的影响。以抑制振动,并减少或消除轨迹偏差“.
由于柔性机械臂的结掏特性及运动特性,其动力学方程中存在显著的不确定性结构不确
。本文提出了一种多模态鲁棒自适应控制
算法,并给出了仿真实验结果.
究.
柔性机械臂动力学方程
斡
:
每个弹性连杆的长度比横截面的高度
大得多,可规为—梁『忽
略剪切变形和梁的微元转动惯量的影响,
且不考虑轴向变形;各关节角作大幅
度刚性运动,而弹性连杆的变形较小如最
图双连杆柔性机械臂
大变形小于杆长的十分之一.

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机器人年月
利用假设模态法各连杆取为二阶模态,可得柔性机械臂动力学方程如下’”
; , ;
其中.￡为系统广义坐标向量, 为关节的等
效刚性角位移伸和“为第个关节的一阶模态和二阶模态,。。,一刍吼≈口.,￡
圭毋,,】‰。。,而:,.每个关节的实际角位移为
. . 为×的广义惯性矩阵, ,为×维的哥氏力和向心力向量. ￡为弹性
项, 为刚度阵,定义为:,屉,,
为关节作用力矩, 为×的控制矩阵,则
孥
且一
. 丌
:

从方程可知,
表现为方程中角速度的二次项和系数中的三角函数而刚性运动与弹性变形量之间的耦台则
,柔性机械臂的动力学方
厶
程还增加了弹性变形作用,因而导致机械臂端点运动偏离希望的