[發(fā)明專利]抑制機(jī)器人柔性臂末端顫動(dòng)的方法

無效

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• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102636993A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬西良;毛瑞卿
• 申請（專利權(quán)）人: 徐州工程學(xué)院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種環(huán)境探測機(jī)器人柔性臂的控制領(lǐng)域，具體涉及一種抑制機(jī)器人柔性臂末端顫動(dòng)的方法。

背景技術(shù)

為便于探測和搜尋，環(huán)境探測機(jī)器人的探測模塊通常裝在機(jī)器人手臂的末端。為滿足機(jī)器人手臂快速準(zhǔn)確的定位運(yùn)動(dòng)，常常采用柔性機(jī)械臂，但是，柔性機(jī)械臂在運(yùn)動(dòng)過程中會產(chǎn)生彈性變形，這將引起柔性臂末端的顫動(dòng)(也稱殘留振動(dòng))，顫動(dòng)時(shí)間與柔性臂的運(yùn)動(dòng)速度呈正比，少則幾秒多則數(shù)十秒，甚至更多，從而導(dǎo)致柔性機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，跟隨精度變差，很難快速且精確定位，嚴(yán)重影響了環(huán)境的探測質(zhì)量和機(jī)器人的行進(jìn)速度。因此，必須采用有效的措施對柔性臂末端的顫動(dòng)進(jìn)行抑制。

目前的研究主要采用柔性臂的線性化控制或反饋控制方法控制柔性臂末端的顫動(dòng)。但是這些控制方法存在不足，柔性臂的線性化控制雖能夠使系統(tǒng)到達(dá)指定位置，但到達(dá)時(shí)間這一指標(biāo)欠佳，不能滿足快速定位的要求；利用反饋控制方法需要改變系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，增加硬件設(shè)備使系統(tǒng)變的復(fù)雜，增加了控制成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種抑制機(jī)器人柔性臂末端顫動(dòng)的方法，能夠有效的抑制機(jī)器人柔性臂末端的顫動(dòng)，提高機(jī)器人柔性臂的跟隨精度，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人柔性臂的快速準(zhǔn)確定位。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是提供一種抑制機(jī)器人柔性臂末端顫動(dòng)的方法，包括機(jī)器人柔性臂控制系統(tǒng)，為控制系統(tǒng)提供控制指令信號的處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)包括如下處理步驟：

步驟A：由柔性臂的驅(qū)動(dòng)力矩得出柔性臂末端的點(diǎn)振動(dòng)位移傳遞函數(shù)；

步驟B：根據(jù)柔性臂的固有頻率和阻尼得出殘留振動(dòng)最小的最優(yōu)輸入整形傳遞函數(shù)；

步驟C：對步驟B的最優(yōu)輸入整形傳遞函數(shù)進(jìn)行歸一化處理；

步驟D：根據(jù)柔性臂的運(yùn)動(dòng)速度選擇最優(yōu)輸入整形器的時(shí)滯時(shí)間，得出最優(yōu)輸入整形器；

步驟E：將柔性臂控制系統(tǒng)的輸入指令信號與步驟D中最優(yōu)輸入整形器相卷積，得出新的輸入指令信號并進(jìn)行離散化處理，將離散后的輸入指令信號傳送到柔性臂控制系統(tǒng)；

步驟F：以柔性臂控制系統(tǒng)的伺服周期為時(shí)間間隔刷新送往柔性臂控制系統(tǒng)的輸入指令信號，重復(fù)步驟E直至運(yùn)動(dòng)結(jié)束。

在步驟E中，離散化處理包括設(shè)定采樣時(shí)間，以設(shè)定的采樣時(shí)間間隔采樣新輸入指令信號，得到等時(shí)間間隔的離散型輸入指令信號。

在步驟B中，所述最優(yōu)輸入整形傳遞函數(shù)為：F(s)=1-2cos(2ωdT1)e-ξωnT1e-T1s+e-2ξωnT1e-2T1s]]>

其中：ω_n和ξ分別是柔性臂的固有頻率和阻尼，為柔性臂的有阻尼固有頻率，T₁為柔性臂控制系統(tǒng)的時(shí)滯時(shí)間。