基于多軸耦合同步控制的機(jī)器人高精度軌跡跟蹤方法研究.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化的集大成者是全球制造業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人在核心伺服控制算法、關(guān)鍵零部件方面遠(yuǎn)落后于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)單、適用范圍廣、易于應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人核心伺服控制算法，對(duì)于國(guó)產(chǎn)機(jī)器人軌跡精度等性能的提升、打破國(guó)外機(jī)器人的技術(shù)壟斷具有重要的意義。本文針對(duì)工業(yè)機(jī)器人非線性、強(qiáng)耦合、高實(shí)時(shí)性、頻繁外部干擾等控制難點(diǎn)，以工業(yè)機(jī)器人在弧焊、切割、裝配等方面的應(yīng)用為背景，以 IRB120機(jī)器人本體為應(yīng)用對(duì)象，以基于Ether

2、C AT總線的控制器硬件系統(tǒng)為基礎(chǔ)，開(kāi)展基于多軸耦合同步控制的機(jī)器人高精度軌跡跟蹤方法研究。
　　本文首先建立了IRB120機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，推導(dǎo)出機(jī)器人的雅克比矩陣以及Hessian矩陣，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性；建立了機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，并利用ADAMS設(shè)計(jì)了機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型，仿真驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)模型的準(zhǔn)確性。其次，對(duì)機(jī)器人末端的任意軌跡（含直線、圓弧與樣條曲線）進(jìn)行了軌跡規(guī)劃。針對(duì)直線、圓弧軌跡，提出了基于輪廓誤差的交叉

3、耦合控制算法；針對(duì)復(fù)雜的樣條曲線軌跡，提出了基于最小相關(guān)軸的非線性PD偏差耦合控制算法。仿真結(jié)果表明，這兩種算法計(jì)算量小、簡(jiǎn)單適用，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)任意軌跡的高精度跟蹤。再次，針對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度提升引入的強(qiáng)非線性以及切割等應(yīng)用背景下引入的外部干擾，提出了基于簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型與LuGre摩擦模型補(bǔ)償?shù)挠?jì)算力矩偏差耦合控制算法。仿真結(jié)果表明，該控制器能夠使計(jì)算量降低的同時(shí)實(shí)現(xiàn)跟蹤誤差的快速收斂，具有更好的魯棒性。最后，搭建了基于EtherCA