[發(fā)明專利]一種機(jī)械臂及智能控制技術(shù)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911277170.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN110919692B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張燕軍;韓甲文;繆宏;葛文軍;張善文;劉思幸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J18/02
• 分類號(hào): B25J18/02;B25J9/14;B25J9/20
• 代理公司: 揚(yáng)州蘇中專利事務(wù)所(普通合伙) 32222
• 代理人: 沈志海

1.一種機(jī)械臂智能控制方法，其特征是，該智能控制方法是基于機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)抖動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪：齪id遺傳智能控制算法，包括以下步驟：

步驟1，建立機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)模型，包括：液壓系統(tǒng)、載物裝置和機(jī)械臂；機(jī)械臂由四伸臂組成，其中每個(gè)伸臂通過滑輪組和5條拉索采用嵌套組合形成機(jī)械臂，接觸端采用滑塊導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)；1、2、3號(hào)為伸出拉索，4、5號(hào)為回縮拉索；

1號(hào)拉索：一伸臂拉動(dòng)二伸臂伸出，其中ν₀=0，ν₁=ν_油缸，ν₂=2ν₁；

2號(hào)拉索：二伸臂拉動(dòng)三伸臂伸出，ν₁=ν_油缸將一伸臂看做靜止，其中ν₁’=0，ν₂’=2ν₁-ν₁=ν₁，ν₃’=2ν₂’=2ν₁，ν₃=ν₃’+ν₁=2ν₁+ν₁=3ν₁；

3號(hào)拉索：三伸臂拉動(dòng)四伸臂伸出，將二伸臂看成靜止，其中ν₂’=0，ν₃’=3ν₁-2ν₁=ν₁，ν₄’=2ν₃’=2ν₁，ν₄=2ν₄’+2ν₁=2ν₁+2ν₁=4ν₁，臂伸出速度總結(jié)ν₀=0，ν₁=ν₁，ν₂=2ν₁，ν₃=3ν₁，ν₄=4ν₁；

4號(hào)拉索：一伸臂拉動(dòng)二伸臂回縮，其中ν₁=ν_油缸，ν₀=0，ν₂=2ν₁；

5號(hào)拉索：二伸臂拉動(dòng)四伸臂回縮，將二伸臂看做靜止，則ν₁’=-ν₁，ν₄’=2ν₁，ν₄=4ν₁；

臂回縮速度ν₀=0，ν₁=ν₁，ν₂=2ν₁，ν₃=3ν₁，ν₄=4ν₁；

ν₀表示基本臂速度，ν_油缸表示機(jī)械臂供油缸的運(yùn)動(dòng)速度，ν₁表示一伸臂速度，ν₂表示二伸臂速度，ν₃表示三伸臂速度，ν₄表示四伸臂速度，ν₁’表示一伸臂相對(duì)ν₀速度，ν₂’表示二伸臂相對(duì)ν₀速度，ν₃’表示三伸臂相對(duì)ν₀速度，ν₄’表示四伸臂相對(duì)ν₀速度；

步驟2，采集機(jī)械臂參數(shù)信息獲取機(jī)械臂液壓系統(tǒng)的活塞有桿腔面積A₂，活塞無(wú)桿腔面積A₁，液壓缸活塞內(nèi)泄漏系數(shù)C_ip；液壓缸活塞外泄漏系數(shù)C_Ip，液壓缸活塞有效泄漏系數(shù)C_tp，無(wú)桿腔體積V₁，有桿腔體積V₂，液壓油體積彈性模量Ec；

步驟3，求解機(jī)械臂模型系統(tǒng)中機(jī)械伸臂的伸出部分和載重物部分的抖動(dòng)幅度函數(shù)關(guān)系為

x_p=tan(θ)y(t)

液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔的流量分別為：

q₁=A₁y+V₁dp₁/E_cdt+C_ipP_L+C_tpP₁

q₂=A₂y+V₂dp₂/E_cdt-C_ipP_L+C_tpP₂

q=(q₁+q₂)/2

伺服閥流量方程為：

q=K_qX_v-K_cP_l

液壓缸受力平衡方程為：

A_pP_l=M?(t)+f(t)

式中，活塞壓力差為P_L，伺服閥的流量增益系數(shù)為K_q，伺服閥的流量壓力系數(shù)為K_c，閥芯的偏移量為X_v，q是負(fù)載流量，y(t)是活塞運(yùn)動(dòng)量，液壓油體積彈性模量為Ec，q₁為無(wú)桿腔流量，A₁為活塞無(wú)桿腔面積，P₁為無(wú)桿腔的液壓油壓力，V₁為無(wú)桿腔體積，A₂為活塞有桿腔面積，P₂為有桿腔的液壓油壓力，V₂為有桿腔體積，q₂為有桿腔流量，x_p為抖動(dòng)幅度，θ為用水平儀測(cè)量的偏移角度，A_p為有效作用面積，M為液壓缸活塞桿相連的伸出部分全部物體質(zhì)量之和；

步驟4，由G(s)=L[u_o(t)]/L[u_i(t)]建立求解產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)過程的供油流量與抖動(dòng)幅度傳遞函數(shù)

G(s)=4tan(θ)(A_pS+(iV₁S(2E_c(1+i²))^-1+K_c)MS²(A_p)^-1)^-1；

其中i為無(wú)桿腔比有桿腔面積比，S為與頻率相關(guān)的變量，以分析信號(hào)頻譜上的特性；

步驟5，對(duì)求解出的控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)利用模糊pid遺傳智能控制算法計(jì)算參數(shù)并獲得階躍響應(yīng)曲線。