基于多軸耦合同步控制的機器人高精度軌跡跟蹤方法研究.pdf

1、工業(yè)機器人作為自動化的集大成者是全球制造業(yè)未來的發(fā)展方向。我國工業(yè)機器人在核心伺服控制算法、關鍵零部件方面遠落后于國外同類產品。設計計算簡單、適用范圍廣、易于應用的工業(yè)機器人核心伺服控制算法，對于國產機器人軌跡精度等性能的提升、打破國外機器人的技術壟斷具有重要的意義。本文針對工業(yè)機器人非線性、強耦合、高實時性、頻繁外部干擾等控制難點，以工業(yè)機器人在弧焊、切割、裝配等方面的應用為背景，以 IRB120機器人本體為應用對象，以基于Ether

2、C AT總線的控制器硬件系統(tǒng)為基礎，開展基于多軸耦合同步控制的機器人高精度軌跡跟蹤方法研究。
　　本文首先建立了IRB120機器人運動學模型，推導出機器人的雅克比矩陣以及Hessian矩陣，并通過仿真驗證了模型的準確性；建立了機器人的動力學模型，并利用ADAMS設計了機器人的虛擬樣機模型，仿真驗證了動力學模型的準確性。其次，對機器人末端的任意軌跡（含直線、圓弧與樣條曲線）進行了軌跡規(guī)劃。針對直線、圓弧軌跡，提出了基于輪廓誤差的交叉

3、耦合控制算法；針對復雜的樣條曲線軌跡，提出了基于最小相關軸的非線性PD偏差耦合控制算法。仿真結果表明，這兩種算法計算量小、簡單適用，可以實現(xiàn)機器人對任意軌跡的高精度跟蹤。再次，針對機器人運動速度提升引入的強非線性以及切割等應用背景下引入的外部干擾，提出了基于簡化動力學模型與LuGre摩擦模型補償?shù)挠嬎懔仄铖詈峡刂扑惴ā７抡娼Y果表明，該控制器能夠使計算量降低的同時實現(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