基于三角函数的机器人手臂轨迹跟踪控制重力补偿算法

TP241; 机器人手臂的运动控制主要通过轨迹跟踪控制来完成,重力作为空间机械臂中最大的干扰力,有必要通过补偿方法来提高控制精度和效率. 常规的重力补偿算法需要精确的动力学参数和复杂的矩阵变换运算,很难运用到实时控制中. 基于机械臂空间几何特性和扭矩平衡原理提出一种比较简便实用的重力补偿算法,该算法不需要复杂的空间坐标变换计算,不需要获得所有精确的动力学模型和参数,只需要对机械臂的最大重力矩进行估计和简单的三角函数计算,而且该算法可以推广到适用于空间N个关节的非平行轴机械臂. 采用最容易分析的PD控制器加重力补偿控制两关节和三关节机械臂来进行仿真以验证重力补偿后的控制效果. 通过对机械臂进行重...

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Bibliographic Details
Published in北京工业大学学报 Vol. 45; no. 7; pp. 623 - 630
Main Authors 王炎, 赵京, 陈雨青
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京 100124 01.07.2019
贵阳学院电子与通信工程学院,贵阳 550005%北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京,100124%贵阳学院电子与通信工程学院,贵阳,550005
Subjects
humanoid manipulator
trajectory tracking control
机器人手臂
PD控制
三角函数
轨迹跟踪控制
重力补偿
non-parallel axis manipulators
非平行轴机械臂
gravity compensation
PD control
trigonometric function
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ISSN0254-0037
DOI10.11936/bjutxb2018010017

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Summary:TP241; 机器人手臂的运动控制主要通过轨迹跟踪控制来完成,重力作为空间机械臂中最大的干扰力,有必要通过补偿方法来提高控制精度和效率. 常规的重力补偿算法需要精确的动力学参数和复杂的矩阵变换运算,很难运用到实时控制中. 基于机械臂空间几何特性和扭矩平衡原理提出一种比较简便实用的重力补偿算法,该算法不需要复杂的空间坐标变换计算,不需要获得所有精确的动力学模型和参数,只需要对机械臂的最大重力矩进行估计和简单的三角函数计算,而且该算法可以推广到适用于空间N个关节的非平行轴机械臂. 采用最容易分析的PD控制器加重力补偿控制两关节和三关节机械臂来进行仿真以验证重力补偿后的控制效果. 通过对机械臂进行重力补偿和不补偿以及与其他补偿方法进行仿真对比,结果显示该重力补偿算法能够较好地实现轨迹跟踪控制,控制精度较高,能有效地减轻控制器的工作负担,提高系统的稳定性,补偿效果较好.
ISSN:0254-0037
DOI:10.11936/bjutxb2018010017