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1、搬砖机器人控制方案的改进鲍胜伟,等搬砖机器人控制方案的改进lmprovementoftheControlSchemeforBrick-carryingRobot鲍胜伟郭烈恩王官明(南昌大学机电工程学院,江西南昌330031)摘要:搬砖机器人大大提高了企业的生产效率。搬砖机器人采用计算转矩控制,需要事先确保机械臂的所有参数和有效载荷等动力学模型的各个参数完全已知。机器人在投入使用之前难以调试,且忽略摩擦和扰动输入的反馈线性控制在实际不确定性系统中不能长时间稳定工作。对某公司生产的搬砖机器人进行了研究,并采用改进的具有变结构补偿的计算转矩控制,使搬砖机器人具有前馈补偿跟踪系统。实际验证表明,该控
2、制方案能适应长时间稳定工作,为其他类似机器人控制方案的设计提供了参考。关键词:搬砖机器人机械臂计算转矩控制动力学跟踪补偿中图分类号:TP242+.2文献标志码:ADOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201504019Abstract:Brick-carryingrobotsimprovetheproductionefficiencytoalargeextentfortheenterprises.Becausebrick-carryingrobotisadoptingcomputedtorquecontrol,soalltheparametersofmechan
3、icalarmandalltheparametersofthedynamicsmodelofpayloadshallbeknowninadvance.Itisdifficulttodebugtherobotbeforeputitintoservice,andthefeedbacklinearcontrolignoringfrictionanddisturbanceinputcannotoperatesteadyforlongperiodinpracticaluncertaintysystem.Thebrick-carryingrobotmanufacturedbycertaincompany
4、isresearched,byadoptingtheimprovedcomputedtorquecontrolwithvariablestructurecompensation;thebrick-carryingrobotmaypossessfeed-forwardcompensationtrackingsystem.Thepracticalverificationindicatesthattheproposedmethodcanadaptlongtimestableoperation;itprovidesreferenceforsimilarcontrolschemeofrobots.Ke
5、ywords:Brick-carryingrobotMechanicalarmComputedtorquecontrolDynamicsTrackingCompensation0引言1搬砖机器人工作原理随着我国国民经济的快速发展,房地产业正如火六自由度搬砖机器人的整个系统主要由机器人和[2]如荼地发展,中国砖瓦工业也发生了巨大变化。在国安装在机器人末端的专用机械手组成。搬砖机器人家产业政策的指导下,砖瓦行业从一个手工作坊式和的工作原理是利用编制好的控制程序,通过搬砖机械手半机械化生产发展到现在有人工控制和自动化的生夹取砖块,根据砖块方阵的要求决定机械手是否需要旋[1]产。自动化技术已广泛应用
6、到社会的各个领域,其转90°,然后机械臂旋转,使得机械手爪到窑车上方,把急剧地改变着人类的工作方式和生活方式。江西某公砖块放到窑车上,周而复始,直到码完一台窑车。整个司生产的“搬砖机器人”代替原先的人工码砖,降低了动作过程中全部的机械运动(包括机器人的夹取、升降、[3]劳动成本,提高了生产效率。搬砖机器人的整个系统旋转)都是在控制系统的控制下自动进行。由机械系统和搬砖机器人的控制模块两部分组成。搬2搬砖机器人运动控制砖机械手采用计算转矩控制。该控制方案依赖于所有机械臂的参数和有效载荷等动力学模型的各个参数完2.1计算转矩控制全已知。计算转矩控制是忽略摩擦和扰动输入的反馈机器人动力学的根本是研
7、究关节输入力矩与输出线性控制,其不能准确知道动力学参数,导致在实际运的操作运动之间的关系。动力学分析是机器人控制、[4]用中经常不能够长时间正常工作。为了解决这个问结构设计与驱动器选型的基础。对于搬砖机器人的题,提出了具有变结构的计算转矩控制。改进后的搬运动控制,刚性机械臂的关节空间动力学模型可以由砖机器人采用具有自动补偿的轨迹跟踪控制系统,控拉格朗日动力学方程简便地表示出来。设机械臂有n制输入信号能够实现实
