机器人与环境碰撞接触控制研究.pdf

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1、第5期组合机床与自动化加工技术NO．52011年5月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueMay．2011文章编号：1001—2265(2011)O5—0068—04机器人与环境碰撞接触控制研究李正义，唐小琦，叶伯生，熊烁(华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心，武汉430074)摘要：为实现机器人末端与环境间碰撞接触的稳定控制，设计了一种基于系统能量快速衰减的机器人力／速度控制方法。设计的控制方法在未接触状态下实现机器人速度控制，在碰撞接触状态下，控制根据接触力误差和机器人末端速度调节系统的力误差

2、反馈控制系数，实现系统能量快速衰减；同时，采用模糊控制方法对力误差反馈控制系数近一步微调，以增强碰撞接触过程的稳定性。实验表明设计的控制方法较常规PID控制方法能明显提高机器人与环境碰撞接触过程的稳定性。关键词：机器人；碰撞接触控制；变参数控制；模糊控制中图分类号：TP242文献标识码：AStudyoftheImpact／ContactControlBetweentheRobotandEnvironmentLIZheng—yi，TANGXiao—qi，YEBo—sheng，XIONGShuo(StateEngineeringResearchCenterofNum

3、ericalControlSystemSchoolofMechanicalScienceandEngi—neering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Inordertostabilisetherobotend-effectorinimpact／contactwithenvironment，wedesignaforce／velocityrobotcontrollerbasedonthefastrateofenergydissipationofthesystem

4、．Theproposedcontrolmethodfollowsthereferencevelocityinfreemotion，butduringtheimpact／contact，itadjuststhecontrolsystemforcefeedbackcoeficientaccordingtothecontactforceerrorandtherobotend-effectorve·locitytodissipatetheenergyofthesystemasfastaspossible，andthefuzzycontrolmethodisusedtof

5、acilitatefineadjustmentsofthesystemforcefeedbackcoeficienttoimprovethestabilityoftheimpact／contacttransitionbetweentherobotandenvironment．Experimentsdemonstratetheproposedcontrolmethodimprovesthestabilityoftheimpact／contactcontrolbetweentherobotandenvironmentascom-paredwiththenormalp

6、roportional-integral-derivative(PID)controlmethod．KeywordsIrobot；impact／contactcontrol；variableparametercontrol；fuzzycontrol稳定，文献[8]通过调整机器人关节伺服驱动器输入0引言脉宽抑制碰撞接触中的振荡，文献[9]介绍了基于系随着机器人应用领域的扩展，机器人与环境间统能量快速衰减的碰撞接触控制方法。碰撞接触会引起往复振动甚至系统不稳定，从而对为实现机器人末端与环境碰撞接触过程的稳定机器人本体和接触环境造成损害，研究快速稳定、冲控制，本文设计

7、了基于系统能量快速衰减的机器人击力小的机器人碰撞接触控制受到众多学者关注：控制系统变参数力／速度控制方法，详细分析了控制文献[1]将碰撞接触过程依次分为：冲击振荡、阻尼系统力误差反馈系数调整与系统能量衰减的关系，振荡和稳定阶段，文献[2]设计三种防止碰撞接触过并提出利用模糊控制方法进一步调整力误差反馈系程中接触脱离的策略，文献[3]通过实时检测接触力数以增强机器人碰撞接触过程中的稳定性。设计了机器人接触力前馈控制，防止接触脱离现象1碰撞接触模型发生，文献[4]设计了针对机器人碰撞接触的变参数前馈控制方法，文献[5_7，lO]研究了机器人与环境研究机器人与环境碰撞

8、接触时，可将机器人动碰撞