机器人手臂自动控制的优化设计与仿真.pdf

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1、第33卷第3期计算机仿真2016年3月文章编号：1006—9348(2016)03—0264-04机器人手臂自动控制的优化设计与仿真丰焕亭(聊城大学东昌学院，山东聊城252000)摘要：在机器人手臂的自动控制过程中，如果命令过于频繁或者控制速度较快，机器手臂的转动惯量会瞬间增大，转动惯量会对控制过程带来较大的干扰，传统的手臂控制方法以降低性能和要求来解决上述问题，存在较大的应用弊端。提出一种新的机器人手臂自动控制的设计方法。先分析机器人在操作空间末端效应器位置状态上所提供的启发式信息，组建机器人手臂控制的初始模型，依据机器人的手臂抓取运动规划对机器人手臂控制的初始前向变量进行修改，

2、在给出只含有两手臂的机器人总动量方程式，并优化选取两个最重要的动量维度进行机器人手臂的动量控制，融合于分解动量控制方法建立机器人手臂分解动量控制矩阵，完成控制。仿真结果表明，上述机器人手臂自动控制的设计方法对机器人手臂自动控制的精确度高，为机器人手臂控制优化设计提供了参考。关键词：机器手臂；机器人；控制中图分类号：TP242．6文献标识码：BOptimizationDesignandSimulationofAutomaticControlforRobotArmFENGHuan—．ting(DongchangCollegeofLiaochengUnivemit)r，Liaocheng

3、Shandong252000，China)ABSTRACT：Aflewrobota珊designmethodofautomaticcontrolispresented，Theheuristicinformationprovidedbytherobotontheoperatingstateoftheendeffectorpositionspaceisanalyzed．Aninitialmodelofrobotal'mcontrolisestablished，theinitialforwardvariableforrobota／incontrolismodifiedbasedonthe

4、robotal'nlgrabmotionplanning，thetotalmomentumequationoftwo—artnrobotis画ven，thetwomostimportantdimensionsofmomentumareselectedandoptimizedformomentumcontroloftherobotarln．thedecompositionmomentumcontrolmatrixoftherobotamisobtainedviathedecompositionmomentumcontrolmethod．andtherobotarnlcontrolis

5、completed．SimulationshowSthatthedesignedcontrolmethodhashighprecision．KEYWORDS：Roboticarm：Robot；Control1引言在国内随着科学技术水平的不断提升，微机器人在各行业领域的应用范围已经越来越广泛¨。3J。由于机器人控制系统是一个少有的高阶、非线性、多自由度的不稳定系统。因此，对机器人手臂自动控制的精确设计成为了目前该微机器人领域内亟待解决的主要问题，而机器人手臂自动控制的设计方法则是解决这一问题的有效途径。4。o。由于机器人手臂自动控制的设计方法具有深远的发展意义，因此也成为了业内人士研

6、究的焦点课题，受到了广泛的关注，同时也出现了很多好的方法‘7o。文献[8]利用宽带零中频解调方式实现了对机器人手臂自动控制的设计。该方法较为简单，但是存在设计误差大的问题。文献[9]讨论了基于模糊PID控制的机器人手臂自动收稿日期：2015—09—12修回日期：2015—09—18—264一控制的设计方法。该方法采用模糊PID控制进行机器人手臂控制回路调谐，同时对不稳定因素造成的高频放大干扰进行有效的抑制，实现了对机器人手臂自动控制的设计。该方法耗时短，但是采用当前的算法对机器人手臂进行自动控制设计时，无法精确实现对机器人手臂抓取运动控制的规划，存在控制精确度低的问题。文献[10]

7、重点研究了基于改进PID自整定的机器人手臂自动控制设计方法。该方法先利用拉格朗日功能平衡法建立机器人手臂的瞬时传递函数，对机器人手臂各关节的瞬时最优PID控制器参数值进行整定，实现了对机器人手臂自动控制的设计。该算法控制精确度高，但是存在计算过于繁琐，耗时长的问题。针对上述问题的产生，提出一种新的机器人手臂自动控制的设计方法。先依据机器人末端效应器位姿状态所提供的初始位形，组建机器人手臂控制的初始模型，并依据机器人的手臂抓取运动规划修改机器人手臂控制的初始前向变量，融