[發明專利]一種基于變化阻抗控制的不確定機器人自適應控制方法

有效

• 申請號: 202010029324.3
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111216130B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 陳甜;陶小林;黃銳;葛樹志;劉渠慧
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;G05B13/04
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

1.一種基于變化阻抗控制的不確定機器人自適應控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、構建機器人的動力學模型；

S2、根據阻抗控制目標，構建期望的變阻抗模型；

S3、設計機器人濾波跟蹤誤差；

S4、根據動力學模型、變阻抗模型、濾波跟蹤誤差，基于自適應神經網絡，設計自適應控制器；

S5、對自適應控制器進行仿真，得到仿真結果；

S6、若仿真結果未達到期望，則調節自適應控制器的控制參數，之后跳轉至步驟S5，否則輸出自適應控制器，完成不確定機器人自適應控制設計；

所述步驟S1中，動力學模型包括機器人在關節空間的動力學模型、機器人在高斯空間的動力學模型、關節空間和笛卡爾空間之間的轉換關系；

機器人在關節空間的動力學模型為：

其中，q∈R²為機器人在關節空間的位置，R²表示2維向量空間；為機器人在關節空間的速度；為機器人在關節空間的加速度；M(q)∈R^2×2表示機器人的慣性矩陣，R^2×2表示矩陣空間；表示機器人的哥氏力與離心力矩陣；G(q)∈R²表示重力矩陣；J(q)∈R^2×2表示雅可比矩陣；f∈R²表示施加的外力；τ∈R²表示控制輸入；T表示矩陣的轉置；

矩陣M(q),G(q)和J(q)表示為：

其中，p₄＝m₁l_c2+m₂l₁，p₅＝m₂l_c2；m₁,m₂分別表示各關節質量；I₁,I₂分別表示各關節慣性矩陣；l_c1,l_c2表示各關節到對應質心的距離；l₁,l₂分別表示各關節長度；

機器人在高斯空間的動力學模型為：

其中，x∈R²表示機器人在高斯空間的位置；為機器人在高斯空間的速度；為機器人在高斯空間的加速度；F表示高斯空間的力；

關節空間和笛卡爾空間之間的轉換關系為：

M_x(q)＝J^-T(q)M(q)J^-1(q)；

G_x(q)＝J^-T(q)G(q)；

F＝J^-T(q)τ。

2.根據權利要求1所述基于變化阻抗控制的不確定機器人自適應控制方法，其特征在于，所述步驟S2中，變阻抗模型為：

其中，M_d(t),C_d(t),K_d(t)分別表示期望的變慣性矩陣、期望的變阻尼矩陣和期望的變剛度矩陣，x_d為機器人末端效應器期望的參考軌跡。

3.根據權利要求2所述基于變化阻抗控制的不確定機器人自適應控制方法，其特征在于，所述步驟S3中，濾波跟蹤誤差為：

其中，e＝x-x_d為參考軌跡跟蹤誤差；∧₁為正常數矩陣。

4.根據權利要求3所述基于變化阻抗控制的不確定機器人自適應控制方法，其特征在于，所述步驟S4中，自適應控制器為：

其中，是自適應神經網絡的估計權重，∧₂為正常數矩陣。

5.根據權利要求4所述基于變化阻抗控制的不確定機器人自適應控制方法，其特征在于，所述步驟S5中，采用MATLAB對所述自適應控制器進行仿真。