[發明專利]一種位置環交叉耦合機器人輪廓控制方法

有效

• 申請號: 202010413921.6
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111624943B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 王瑜瑜;劉少軍
• 申請（專利權）人: 西安航空職業技術學院
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種位置環交叉耦合機器人輪廓控制方法，包括：獲取工作空間期望位置xsubgt;d/subgt;、ysubgt;d/subgt;，對其進行運動學逆解運算，輸出關節空間期望位置θsubgt;1d/subgt;、θsubgt;2d/subgt;；將其與關節空間實際位置θsubgt;1a/subgt;、θsubgt;2a/subgt;進行差值運算后，輸出關節空間x軸跟蹤誤差Esubgt;1/subgt;、關節空間y軸跟蹤誤差Esubgt;2/subgt;；x軸關節空間跟蹤誤差Esubgt;1/subgt;、y軸關節空間跟蹤誤差Esubgt;2/subgt;經過PD控制器運算后驅動電機運行；同時，根據x軸關節空間跟蹤誤差Esubgt;1/subgt;、y軸關節空間跟蹤誤差Esubgt;2/subgt;計算輪廓誤差εsubgt;c/subgt;，輪廓誤差εsubgt;c/subgt;通過輪廓控制器運算后，結合對應增益補償至工作空間的位置環。通過輪廓誤差對機器人的工作空間位置進行實時補償，能減小輪廓誤差，提高控制效果，進而保證機器人系統的跟蹤精度。

技術領域

本發明屬于機器人控制方法技術領域，涉及一種位置環交叉耦合機器人輪廓控制方法。

背景技術

伴隨機器人控制技術的迅猛發展和機器人功能的日益完善，越來越多的機器人被廣泛應用在諸如打磨、噴涂等加工制造領域，不僅如此，對機器人運動控制精度的要求亦是越來越高。在此情況下，機器人系統控制器的設計除了要考慮原有位置跟蹤誤差以外，還必須要把輪廓誤差作為衡量系統的一個重要性能指標，這就決定了在控制器設計中必須要考慮輪廓誤差的大小。然而傳統的輪廓控制方法一般適用于正交結構系統或者數控機床系統，而對于工業機器人系統輪廓控制方法的研究則是非常稀少，加之系統運動關系的非線性性，進一步限制了傳統的交叉耦合控制的直接應用范圍。

發明內容

本發明的目的是提供一種位置環交叉耦合機器人輪廓控制方法，解決了現有技術中存在的傳統的交叉耦合控制無法應用于工業機器人系統的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種位置環交叉耦合機器人輪廓控制方法，包括以下步驟：

步驟1、獲取工作空間期望位置x_d、y_d，對工作空間期望位置x_d、y_d進行運動學逆解運算，輸出關節空間期望位置θ_1d、θ_2d；

步驟2、將關節空間期望位置θ_1d、θ_2d與關節空間實際位置θ_1a、θ_2a進行差值運算后，輸出關節空間x軸跟蹤誤差E₁、關節空間y軸跟蹤誤差E₂；

步驟3、x軸關節空間跟蹤誤差E₁、y軸關節空間跟蹤誤差E₂經過PD控制器運算后，驅動電機運行，同時，根據x軸關節空間跟蹤誤差E₁、y軸關節空間跟蹤誤差E₂計算分別輪廓誤差ε_c，輪廓誤差ε_c通過輪廓控制器運算后，結合對應增益補償至工作空間的位置環。

本發明的特點還在于：

輪廓誤差ε_c的計算方法為：

將x軸關節空間跟蹤誤差E₁、y軸關節空間跟蹤誤差進行運動學正解運算，輸出工作空間實際位置x_a、y_a；

將工作空間實際位置x_a、y_a與工作空間期望位置x_d、y_d作差得到x軸跟蹤誤差E_x、y軸跟蹤誤差E_y；