[發明專利]一種機械臂系統的跟蹤控制設備及方法

有效

• 申請號: 201310313647.5
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103406909A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 趙國亮;程俊廷;黃沙日娜;張亞平;趙偉玲;謝雪冬
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技大學
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;B25J13/00
• 代理公司: 深圳市智科友專利商標事務所 44241
• 代理人: 曲家彬

1.一種機械臂系統的跟蹤控制設備，對機械臂系統進行跟蹤控制，所述的跟蹤控制設備包括：個人計算機、工控計算機、攝像頭、驅動器、編碼器、手臂關節和安裝在手臂關節最末端的磁性抓手，個人計算機與工控計算機信號連接，攝像頭將采集的圖像信號傳輸到工控計算機的中央處理器處理，編碼器將獲取的手臂關節的運動信號傳輸到工控計算機的中央處理器處理，工控計算機處理后的控制信號通過運動控制器傳輸到驅動器，驅動器驅動相應的手臂關節運動，其特征在于，所述的工控計算機還包括：與中央處理器連接的終端滑模觀測模塊、自適應調節模塊和終端滑模控制模塊，終端滑模觀測模塊用于獲取手臂關節的估計狀態變量，自適應調節模塊用于估計不確定的外部擾動，終端滑模控制模塊用于利用設計的非奇異終端滑模面求取控制輸出，終端滑模觀測模塊、自適應調節模塊、編碼器獲取的數據傳輸到終端滑模控制模塊，終端滑模控制模塊與運動控制器信號連接。

2.一種機械臂系統的跟蹤控制方法，通過權利要求1所述的一種機械臂系統的跟蹤控制設備進行跟蹤控制，其特征在于，包括以下步驟：

A、計算機根據攝像頭采集的圖像信號生成機械臂規劃路徑，建立機械臂的連續狀態空間模型

x..=F(x,x.,t)+G(x,t)φ(v),]]>

其中：x=[x₁,x₂,…,x_n]^T可以觀測，φ(·)是非線性回滯，和G(x,t)分別為1×n，n×n的向量函數，v=[v₁,v₂,L,v_n]^T且回滯中有未知有界的擾動，非線性類型回滯的動力學系統為

B、編碼器獲取手臂關節的可測狀態變量，終端滑模觀測模塊獲取手臂關節的估計狀態變量；

C、終端滑模控制模塊根據步驟B所述的編碼器獲取的可測狀態變量、終端滑模觀測模塊獲取的估計狀態變量設計非奇異終端滑模面，自適應調節模塊根據外部擾動的情況自適應的輸出擾動上界；

D、利用滑模技術和反饋技術，基于步驟C所述的非奇異終端滑模面和自適應調節器輸出的擾動上界，設計非奇異終端滑模控制器；

E、運動控制器根據步驟D所述的終端滑模控制器生成的控制量控制相應的驅動器驅動機械臂關節運動，跟蹤步驟A生成的機械臂規劃路徑。