[發(fā)明專利]并聯(lián)機(jī)器人閉環(huán)反饋控制方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810067795.6
• 申請(qǐng)日: 2018-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN108247636B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔翔;吳慶勛;何其佳;杜曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京機(jī)械設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 11386 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 龐許倩;姬長平

本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)器人閉環(huán)反饋控制方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)。其中，控制方法包括如下步驟：獲取并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)的期望姿態(tài)歐拉角獲取并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)的當(dāng)前姿態(tài)歐拉角q_zyx；計(jì)算所述當(dāng)前姿態(tài)歐拉角q_zyx和所述期望姿態(tài)歐拉角之間的差值，并根據(jù)所述差值利用線性模型對(duì)所述并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行閉環(huán)控制。本發(fā)明給出了一種從運(yùn)動(dòng)學(xué)微分模型衍生出的并聯(lián)機(jī)器人閉環(huán)控制方法，該方法通過對(duì)并聯(lián)機(jī)器人非線性運(yùn)動(dòng)學(xué)模型線性化，得到線性控制模型，然后基于該線性控制模型對(duì)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)基于笛卡爾空間的閉環(huán)反饋控制。與現(xiàn)有技術(shù)中的非線性控制方式相比，本發(fā)明不僅大大地提高了控制精度，而且具有較好的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及并聯(lián)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種并聯(lián)機(jī)器人閉環(huán)反饋控制方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

從機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)上講，機(jī)器人分成并聯(lián)機(jī)器人和串聯(lián)機(jī)器人兩種，并聯(lián)機(jī)器人具有高剛度、高加速度、高精度等特點(diǎn)，更多地應(yīng)用于末端負(fù)擔(dān)載荷大、精度要求高的場合，因此并聯(lián)機(jī)器人的控制較為注重其控制精度。想要提高并聯(lián)機(jī)器人的工作精度，可從以下幾個(gè)角度出發(fā)，例如機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高零件加工與裝配精度以及應(yīng)用基于運(yùn)動(dòng)信號(hào)的反饋控制等。

從控制角度講，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)閉環(huán)控制分為關(guān)節(jié)空間控制與末端操作任務(wù)空間(一般為笛卡爾空間)控制。關(guān)節(jié)空間控制利用關(guān)節(jié)處的角度傳感器，對(duì)驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行閉環(huán)控制，硬件和軟件算法上易于實(shí)現(xiàn)，但對(duì)機(jī)器人任務(wù)執(zhí)行精度的提升并不明顯。常見的并聯(lián)機(jī)器人一般都是關(guān)節(jié)空間的閉環(huán)控制，即依靠關(guān)節(jié)處的角度傳感器，建立逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，將任務(wù)空間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化到關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)，通過對(duì)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)任務(wù)空間運(yùn)動(dòng)控制，該種控制方式中，由于機(jī)器人本身的參數(shù)誤差、傳感器誤差等都會(huì)顯著影響任務(wù)操作精度，尤其在精密任務(wù)操作的應(yīng)用上，存在較大的局限性。

末端操作任務(wù)空間控制，即笛卡爾空間閉環(huán)控制需要建立驅(qū)動(dòng)空間與笛卡爾空間的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型顯式表達(dá)，然后實(shí)現(xiàn)利用笛卡爾空間運(yùn)動(dòng)傳感信息來閉環(huán)反饋控制驅(qū)動(dòng)器的目的，能夠直接提升機(jī)器人任務(wù)操作精度。但目前，笛卡爾空間控制方式的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型一般為非線性模型，非線性模型給采用基于模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)反饋控制造成困難，嚴(yán)重影響了并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制精度。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種并聯(lián)機(jī)器人閉環(huán)反饋控制方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)，用以解決現(xiàn)有并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制精度低的問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種并聯(lián)機(jī)器人閉環(huán)反饋控制方法，該方法包括如下步驟：獲取并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)的期望姿態(tài)歐拉角獲取并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)的當(dāng)前姿態(tài)歐拉角q_zyx；計(jì)算所述當(dāng)前姿態(tài)歐拉角q_zyx和所述期望姿態(tài)歐拉角之間的差值，并根據(jù)所述差值利用線性模型對(duì)所述并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行閉環(huán)控制。

本發(fā)明實(shí)施例給出了一種從運(yùn)動(dòng)學(xué)微分模型衍生出的并聯(lián)機(jī)器人閉環(huán)控制方法，該方法通過對(duì)并聯(lián)機(jī)器人非線性運(yùn)動(dòng)學(xué)模型線性化，得到線性控制模型，然后基于該線性控制模型對(duì)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)基于笛卡爾空間的閉環(huán)反饋控制。與現(xiàn)有技術(shù)中的非線性控制方式相比，本發(fā)明實(shí)施例不僅大大地提高了控制精度，而且具有較好的魯棒性。

進(jìn)一步地，上述并聯(lián)機(jī)器人閉環(huán)反饋控制方法中，所述線性控制模型為：上式中，為支鏈的直線運(yùn)動(dòng)速度，λ為控制誤差收斂系數(shù)，D·H為并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)構(gòu)型的系數(shù)矩陣。

進(jìn)一步地，上述并聯(lián)機(jī)器人閉環(huán)反饋控制方法中，所述線性控制模型中的D、H分別為：

D＝[(^PB₁×u₁)^T(^PB₂×u₂)^T……(^PB_i×u_i)^T]