[發明專利]二自由度機器人運動控制方法

無效

• 申請號: 201310080212.0
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103170976A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 史豪斌;徐林程;郭志巍;黃伯崢;李小婷;沈楷
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B25J13/00
• 分類號: B25J13/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種機器人運動控制方法，特別是涉及一種二自由度機器人運動控制方法。

背景技術

文獻“武衛霞，兩輪自平衡機器人運動平衡控制方法的研究，北京工業大學碩士學位論文，2010.5.”公開了兩輪自平衡機器人運動平衡控制的三種方法，LQR控制方法，模糊PID控制方法和反饋線性化控制方法。

二自由度機器人的控制包括轉彎和跑點兩個最基礎的任務，在此基礎上可組合出復雜的任務和動作。

文獻公開的三種控制方法完全適用于二自由度機器人的控制。其中，LQR控制方法主要針對線性系統或非線性系統的局部控制問題；模糊PID控制方法有延遲時間和震蕩超調量，抗干擾能力和實時性有限；反饋線性化控制方法較模糊PID控制方法性能有所改善，但由于未充分考慮控制對象的動力學性，在控制二自由度機器人時，二自由度機器人完成任務的精確度和快速性之間的折衷還有較大的優化余地。其次，三種控制方法都需要通過人工調試，手動優化參數，才能使用，工作較為繁復。再者，三種控制方法由于未能充分考慮控制對象的動力學特性，無法從根本上消除θ→0時，二自由度機器人的震蕩，進而影響完成任務的時間和精度。

發明內容

為了克服現有機器人控制方法控制精度差的不足，本發明提供一種二自由度機器人運動控制方法。該方法首先對二自由度機器人的客觀物理動力學特性進行建模，抽象出二自由度機器人一般形式的動力學特性方程。在此基礎上，采用逐次逼近，最終收斂的方法完成轉角控制，從根本上消除了θ→0時，二自由度機器人的震蕩，為后續線運動控制奠定基礎。然后引入實半徑ρ₂和軌跡曲率半徑ρ₁，變換二自由度機器人在二維極坐標下的運動學方程，令ρ₂正比于cotθ，再利用已有的轉角控制，得到線運動控制方程，完成跑點控制。可以提高二自由度機器人的控制精度，而且方程中的參數物理意義明確，不需人工調試即可確定。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種二自由度機器人運動控制方法，其特點是包括以下步驟：

（I）獲取二自由度機器人運動控制系統的動力學特性方程：

υ·=fυ(υ,V)ω·=fω(ω,T)g(V,T)≤0Vmin≤V≤VmaxTmin≤T≤Tmax,]]>

其中：

υ——二自由度機器人的線速度，ω——二自由度機器人角速度；

——二自由度機器人的線加速度，——二自由度機器人角加速度；

V——二自由度機器人線速度的控制輸入，T——二自由度機器人角速度的控制輸入；