冗余度柔性机器人复模态振动主动控制

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1、冗余度柔性机器人复模态振动主动控制宋轶民副教授宋轶民】张永新I张策】余跃庆21.夭津大学机械工程学院，天津,3000722.北京工业大学机械工程与应用电子技术学院•北京，100022摘要:研究了具有压电作动器与应变传感器的冗余度柔性机器人的振动主动控制问题；建立了受控系统的状态空间表达式；获得了压电作动器的实际控制电压，并根据连杆中点的应变信号对受控系统的状态进行了近似估计。仿真算例表明，该方法可以显著改善受控系统的动力学性能。关键同：柔性机器人；冗余度；振动主动控制；机敏材料；复模态中图分类号.TP242文章编号：1004—132X(2004)06

2、—0546—04ComplexModeActiveVibrationControlofFlexibleRedundantManipulatorsSongYimin1ZhangYongxin1ZhangCeYuYueqing-1.TianjinUniversity,Tianjin,3000722.BeijingPolytechnicUniversity,Beijing,100022Abstract:Anactivevibrationcontrolmethodologywasinvestigatedforflexibleredundantmanipul

3、atorsfeaturingpiczoccramicactuatorsandstraingagesensors,'「hedynamicequationofmanipulatorsderivedbytheHamiltonprinciplewasdecoupledbyutilizingthecomplexmodetheoryanclthestate-spaceexpressionofthecontrolledsystemwasdeveloped.BasedontheIndependentModalSpaceControltheoryancltheMin

4、imumprinciple,acontinuousLQRstate—feedbackcontrollerwasdesignedancltheactualcontrolvoltageimposedonthepiezoceramicactuatorswascalculated.Moreoverthestateestimateoflhecontrolledsystemwasachievedthroughthestrainsignalsmeasuredatmid—spanlocationsoftheflexiblelinks.Asanillustrativ

5、einstance9(heproposedstrategywasutilizedtocontrolaplanar3Rflexibleredundantmanipulator.Thesimulationresultsrevealthatthedynamicresponseofthesystemwassignificantlysuppressed.Keywords：flexiblemanipulator；redundant；activevibrationcontrol；smartmaterial；complexmodeo引言近年，冗余度柔性机器人的动

6、力学分析与控制已逐渐成为机器人学一个新兴的硏究方向。为收稿日期：2003-06-05基金项目：国家自然科学基金资助项目(59975001〉；中国博士后科学基金资助项目[3]Yu(；•AndersonRJ.MaekawaT?etal.EfficientSimulationofShellFormingbyLineHeating.InternationalJournalofMechanicalSciences^200143(10)：2349〜2370[4]GeigerM#VollcrscnF.MechanismsofLaserForming.Annals

7、oftheCIRP.1993.42(1)：301〜304[5]VollertsenF.ModelforlheTemperatureGradientMechanismofLaserbending・LaserAssistedNetShapedEngineering#1995,3(1):107〜119[6]陈敦军，向毅斌，吴诗懺，等.激光成形工艺方法及其发展前景.热加工工艺，2000(3)：50〜51[7]王新平，孟祥军，余巍，等.水火弯板加热参数对钛合金板材组织和性能的影响.材料开发与应用，实现期望轨迹，文献口〜3］以末端运动误差最小为目标，利用冗余特

8、性规划了柔性机器人的关节自运动与初始位形。冗余减振方法虽然可以改善系统的动力学品质，但却势必影响冗余度柔性机