机械手臂智能角度控制方法研究.pdf

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1、中国西部科技2015年07月第14卷第07期总第312期机械手臂智能角度控制方法研究闰妍(辽宁石化职业技术学院自动化系，辽宁锦州121001)摘要：现阶段的机械手臂控制方法忽略了外部环境中动势能等不定性因素在机械手臂运行中的影响，致使机械手臂位姿不准确，定位精度低，自由度扩展性弱。本文对机械手臂智能角度控制方法进行了研究。通过对外部环境不定性参数进行分析建立数学模型转化动能与势能对机械手臂运动的影响，运用机械手臂各关节连杆坐标的位置矢量控制关节旋转角度，确定机械手臂灵活运动空间集合智能控制机械手臂的位姿。实验表

2、明，本文方法使机械手臂自由度扩展能力提高，实现了机械手臂角度旋转的智能性。关键词：机械手臂；智能运动；角度控制DOI：10．3969／j．issn．1671-6396．2015．07．0141引言臂运动的坐标系。用一个4*4的矩阵来描述机械手现阶段的机械手臂控制方法忽略了动力学与外臂两个连杆间的空间运动距离关系，从机械手臂的部因素的干扰。无法处理不精确的模糊推理，在不末端运动坐标系到基础坐标系建立矩阵。坐标中的确定因素干扰下，机械手臂自由度扩展性能差致使参数为：控制系统稳定性降低，定位准确性下降。：机械手臂从关

3、节一端到另一端的移动距离。本文对机械手臂智能角度控制方法进行了研：表示机械手臂旋转的角度。究，通过建立数学模型分析不定性干扰因素对准确表示机械手臂纵向移动的距离。率的影响，转化不同外部环境中动能与势能的能量0：表示机械手臂纵向移动的角度。变化。运用关节连杆的位置矢量智能控制机械手臂在机械手臂的坐标系中，三个运动关节用矩阵a，角度变化，根据机械手臂的灵活运动空间范围集合b，c表示，机械手臂转动与移动角度用公式表示为：最终准确完成机械手臂期望响应的位姿。仿真实验J[)～=Rot(A，『_1)Trans(B，d『_1

4、)表明了，机械手臂智能角度控制研究，提高了机械Rot(B，9})Trans(C，i、)手臂智能模拟形象思维的能力。运动轨迹精准度高。当机械手臂的运动位姿用W表示，机械手臂的缩短了机械手臂运动的处理时间。提高了机械手臂起始端序号从0开始，用r表示坐标中心点，m表控制系统的稳定性。示关节连接杆的数量，运动位姿用公式表示为：2机械手臂控制理论研究现状W=D?=XX⋯XDXD2．1机械手臂控制方法的描述md机械手臂主要由控制机构，驱动机构与执行机dbq66(2)=D1Dz=一构三部分组成。机械手臂的灵活性由机械手臂的运

5、⋯d动角度所制约，现阶段机械手臂的运动角度控制是0001基于PID机械手臂控制的，其控制方法是：结合机械手臂某一时间点旋转角度变量0，计首先，建立机械手臂控制规则表，为了控制的算得出机械手臂末端的运动空间位姿。整个机械手稳定性，要综合考虑误差与误差变化率。建立的原臂控制完成。则是：选取的控制量以消除误差为准。2．2机械手臂角度控制弊端分析其次，把机械手臂的起始端到末端的各个运动现阶段的机械手臂控制方法依赖于人的控制经关节用坐标系表示。并用坐标系之间的关系来描述验，仅通过建立的模糊规则与角度控制函数来确定机械手臂

6、的运动角度。当机械手臂由三个关节组成机械手臂的动作实现。机械手臂的动作执行简单，时，分别用j-1jj+l表示。运用D．H法建立机械手精确度低。工程技术3机械手臂智能角度控制方法研究表不。机械手臂在运动空间范围内能够完成的动作包=[，，⋯】(R)括：机械手臂的伸展与升降，手部的抓取，旋转以通过计算机械手臂各关节智能控制完成。及机械夹爪的弯曲倾斜。机械手臂位姿的形成主要3．4机械手臂智能角度空间差集合决定位姿依靠机械手臂角度的控制。机械手臂的运动角度指的是机械手臂在正常运3．1机械手臂不定性参数分析建模动时，机械手

7、臂关节坐标系的原点能在空间运动的机械手臂的角度变化是通过给予机械手臂各个最大范围。这个最大范围的空间用字母M(q)表示，关节运动角度的转动范围来制约的，再通过计算得在机械手臂运动的可达范围内，机械手臂末端所到出各个关节的相关运动参数，由于机械手臂的各个达的空间由机械手臂的各种运动状态到达点所构运动关节都是独立的角度控制，因此，建立一个独成，用字母Mq(q)表示。机械手臂的能到达运动立的关节二维坐标系对不定性参数进行分析，在建空间集合与机械手臂灵活工作的空间差集合用公式立的二维机械手臂模型中，排除摩擦力的影响，只

8、表示为：对外部干扰与不定性参数进行研究分析建立模型，Ms(Q)=M(Q)一Q(Q)(9)用公式表示为：机械手臂的最终位姿智能定位完成。g【Ia，』}1_a+af㈩j通过上述数学模块与方程式，在分析不确定干扰项，将动能势能转化，完成了运动空间在给定期公式(3)中dj为坐标系广义坐标。其速度为望响应后机械手臂的角度智能控制。广义速度，Wd为机械手臂在运动过程中的广义力。4仿真实验d为旋转角