[發(fā)明專利]機(jī)器人控制器設(shè)計(jì)方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110028180.4
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN112859601B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡慧;易偉;郭鵬;李洋;王越彪;屈繁
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 深圳市世紀(jì)恒程知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44287
• 代理人: 關(guān)向蘭

本發(fā)明公開了一種機(jī)器人控制器設(shè)計(jì)方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。本發(fā)明通過建立所述機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，并確定所述機(jī)器人的目標(biāo)控制模型，根據(jù)所述動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)所述機(jī)器人的事件觸發(fā)機(jī)制，并對所述目標(biāo)控制模型進(jìn)行模型描述，以確定所述目標(biāo)控制模型的函數(shù)近似模型，基于所述事件觸發(fā)機(jī)制，利用所述函數(shù)近似模型構(gòu)造所述機(jī)器人的控制律和自適應(yīng)律，確定所述機(jī)器人的閉環(huán)控制模型，并利用所述控制律、所述自適應(yīng)律以及所述閉環(huán)控制模型，建立所述機(jī)器人的目標(biāo)控制器，解決了事件觸發(fā)機(jī)制的非線性問題，提高了基于事件觸發(fā)的風(fēng)機(jī)檢測機(jī)器人操作臂的控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可行性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人控制領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)器人控制器設(shè)計(jì)方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)力成為必不可少的可再生能源，特別是目前全世界正面臨的巨大的能源需求，預(yù)計(jì)未來50年全球能源需求將繼續(xù)增長，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用也將越來越廣泛。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于大多在室外運(yùn)行，其葉片因受紫外線輻射、雨雪、冰雹、溫度驟變等自然因素的影響會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)部件應(yīng)力疲勞，或因沖擊破壞，灰塵和鹽分等惡劣環(huán)境影響會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)部件的效率和性能下降，從而引發(fā)風(fēng)機(jī)故障，為避免風(fēng)機(jī)發(fā)生故障必須定期檢查風(fēng)機(jī)葉片。因此，最近幾年諸如無人機(jī)和風(fēng)機(jī)檢測之類的機(jī)器人在執(zhí)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)檢查中，發(fā)揮著越來越重要的作用。在風(fēng)力發(fā)電廠中長期使用自主風(fēng)機(jī)檢測機(jī)器人并根據(jù)電廠自身發(fā)送的數(shù)據(jù)和事件，最大限度地利用預(yù)防措施并降低活動(dòng)成本，從而減少了預(yù)期的故障數(shù)量并最大限度地提高預(yù)防性維護(hù)的效果。

目前廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)工業(yè)、醫(yī)療醫(yī)藥、航空航天、農(nóng)業(yè)及生活服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域的現(xiàn)代機(jī)器人控制系統(tǒng)，大多數(shù)是基于時(shí)間觸發(fā)的，即每隔固定的時(shí)間間隔就會(huì)觸發(fā)周期性的時(shí)間激勵(lì)信號(hào)，導(dǎo)致了大量不必要的通信，并因此增加了通信負(fù)擔(dān)和能耗。因此，為節(jié)省通信資源提出基于事件觸發(fā)機(jī)制的機(jī)器人控制系統(tǒng)。但由于機(jī)器人的操作臂系統(tǒng)是非線性的，且控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，為解決此類問題，許多人在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，往往會(huì)使用多個(gè)模糊邏輯或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)假設(shè)非線性函數(shù)被線性參數(shù)化，但是在最終設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，這種假設(shè)通常很難檢驗(yàn)，因此，最終設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)并不能很好的解決事件觸發(fā)的非線性，導(dǎo)致控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可行性較低，甚至不具有穩(wěn)定性和可行性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種機(jī)器人控制器設(shè)計(jì)方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，旨在解決現(xiàn)有基于事件觸發(fā)機(jī)制的機(jī)器人控制系統(tǒng)，由于無法解決事件觸發(fā)的非線性導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性和可行性低的技術(shù)問題。

此外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種機(jī)器人控制器設(shè)計(jì)方法，所述方法包括以下步驟：

建立所述機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，并確定所述機(jī)器人的目標(biāo)控制模型；

根據(jù)所述動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)所述機(jī)器人的事件觸發(fā)機(jī)制，并對所述目標(biāo)控制模型進(jìn)行模型描述，以確定所述目標(biāo)控制模型的函數(shù)近似模型；

基于所述事件觸發(fā)機(jī)制，利用所述函數(shù)近似模型構(gòu)造所述機(jī)器人的控制律和自適應(yīng)律；

確定所述機(jī)器人的閉環(huán)控制模型，并利用所述控制律、所述自適應(yīng)律以及所述閉環(huán)控制模型，建立所述機(jī)器人的目標(biāo)控制器。

可選地，所述建立所述機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型的步驟包括：

確定所述機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)參數(shù)；

根據(jù)所述動(dòng)力學(xué)參數(shù)中的廣義關(guān)節(jié)位置，建立所述機(jī)器人的慣性矩陣；

根據(jù)所述動(dòng)力學(xué)參數(shù)和所述慣性矩陣，生成所述機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型。

可選地，所述根據(jù)所述動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)所述機(jī)器人的事件觸發(fā)機(jī)制的步驟，包括：

利用所述動(dòng)力學(xué)模型中的關(guān)節(jié)位置和關(guān)節(jié)速度，確定所述機(jī)器人的狀態(tài)向量；

利用所述狀態(tài)向量定義所述機(jī)器人的測量誤差；