考慮關節非線性的串聯雙連桿機械臂工業機器人運動控制
張軍; 許洪龍 江陰職業技術學院機電工程系; 江蘇江陰214005
關鍵詞：關節非線性 雙連桿 機械臂 工業機器人
摘要：當前,導致多軸工業機器人軌跡跟蹤誤差的主要非線性因素是各軸上的關節非線性和不同軸間的動力學耦合效應。對此,提出了一種考慮關節非線性的串聯雙連桿機械臂模型的工業機器人運動控制方法。構造了機械臂運動學和動力學模型,提出了一種參數化建模方法,將連桿的非線性剛度和摩擦力直接辨識為關節非線性,并將該方法應用于具有低頻振動特性、對軌跡性能具有重要影響的典型多軸工業機器人的串聯雙連桿臂,再現串聯雙連桿機械臂的運動狀態,通過數值模擬和實驗對比,驗證了該方法的有效性。采用含可變陷波濾波器的反饋閉環控制和動態前饋補償2自由度控制兩種控制方案,提高機械臂軌跡跟蹤和殘余振動抑制的性能。結合4種不同運動形式,開展實驗研究,與常規PI軌跡跟蹤控制方法進行對比分析。結果表明,采用具有可辨識雙連桿動力學模型和帶可變陷波濾波器反饋閉環回路的2自由度控制方案能夠提高軌跡追蹤和殘余振動抑制性能。
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