柔性机器人协调操作系统运动补偿规划法

第２３卷第５期机械科学与技术Ｖ０１．２３Ｎｍ５ｊ００４年５月ＭＥｃＨＡＮＩｃＡＬｓｃＩＥＮｃＥＡＮＤＴＥｃＨＮｏＬｏＧＹＭａｙ２００４

王瑞茂文章编号：１００３—８７２８（２００４）０５ｍ５８７讲

柔性机器人协调操作系统运动补偿规划法

王瑞茂，余跃庆

（北京工业大学机电学院，北京ｌ０００２２）

摘要：提出了利用对柔性机器人关节进行运动补偿来减少协调操作系统运动误差的方法，并给出了两个平面３Ｒ柔性机器人协调操作一刚性负栽的数值模拟，仿真结果证明了谊方法的有效性。

关键词：柔性机器人；协调操作；运动规划；补偿

中图分类号：ＴＨｌｌ２文献标识码：Ａ

ＭｏｔｉｏｎＰｌａｎｎｉｎｇｏｆＦＩｅｘｉｂｌｅＣｏｏｒｍｎａｔｅｄＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓｂｙＭｏｔｉｏｎＣｏｍｐｅｎ鼢ｔｉｏｎ

ＷＡＮＧＲｕｉ－ｍａｏ，ＹＵＹｕｅ－ｑｉｎｇ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃ８ｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＥｌｅｃｔｍｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２２）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｍｏｔｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙｉｎＰｕｔｔｉｎｇａｐｐｅｎｄ８ｎｔｍｏｔｉｏｎｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｍｏｔｉｏｎ

ｅｒｒｏｒ

ｏｆｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ８ｙｓｔｅｍｓ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｗｏｐｌａｎａｒ３ＲｎｅｘｉｂｌｅｃｏｏｐｅｒａｔｉＶｅｒｏ?ｂｏｔｓｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇａｒｉｇｉｄｐａｙｌｏａｄｓｈｏｗｓｔｈｅｅ矗．ｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｎｅｗｍｅｔｈｏｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ；Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ；Ｍｏｔｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇ；Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ

与刚性机器人协调操作相比，柔性机器人协调操作具有质量轻，耗能低，操作速度快等优点，但也具有明显的缺点．那就是运动误差大。在实际应用中，例如丽个柔性机器人进行协调焊接钢板，我们希望负载（焊条）在整个运动过程中运动误差尽可能的小，以便负载（焊条）更加接近所期望的运动轨迹。如何减小负载的运动误差，成为当前一个非常重要的研究课题，并受到学者广泛的关注。

柔性机器人协调操作是当前机器人研究的前沿课题之～．１９９９年，Ｍ８ｓｔｓｕｎｏ等人研究了仅考虑机械手臂末端抓持杆柔性的２平面２Ｒ机器人协调操作剐性负载的鲁棒控制…．ｃｌｌｒｊｓｔｏｐｈｅＪ．Ｄ８ｍａｒｅＢｌ基于太空应用的考虑，研究了平面两３一ＤＯＦ柔性机器人协调操作大型刚体负载的运动控制问题，设计了被动控制器。文献［３］对两杆柔性机器人的振动控制作了分析和实验研究，并对开环的输入脉冲规划法，闭环控制以及开闭兼有的复合控制法的效果进行了比较。文献［４—６］结合单柔性机器人和多柔性机器人的优势．使柔性机器人协调操作刚性负载的动力学建模问题得到了解决，为进一步研究奠定了基础。目前有关柔性机器人协调操作的研究主要是针对动力学建模和仿

收稿日期：２００３一０４一０８

基金项目：国家自然科学基金项目（５９９７５００１）和北京市自然科学基金项目（３０１２００３）资助

作者简介：】ｉ瑞茂（１９７３一），男（汉）．江西．硕士

Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａ“ｇｎｌｉｍａｏ＠１６３．ｃｏｍ真＂”，关于柔性机器人协调操作系统运动规划的研究还很少。本文将对这方面的工作进行初步的探索。其主要思想是利用对柔性机器人关节进行运动补偿．来降低被操作负载的运动误差。

ｌ柔性机器人协调操作系统的动力学方程

文献［４—６］对柔性机器人协调操作刚性负载的动力学建模进行了详细的研究，从中我们可以得到柔性机器入协调操作系统的动力学方程Ｈ“１

［肼］?｛ｕ｝＋［ｃ］?｛￡，｝＋［Ｋ］?｛￡，｝＝｛Ｆ，｝＋｛Ｆ．｝

（１）由式（１）可知，系数矩阵［．Ｉｌｆ］、［ｃ］、［Ｋ］、［Ｆ，］、［Ｆ。］是机器人口、ｐ、ｐ的函数，因此，系统的弹性变形位移｛ｕ｛也是机器人关节运动参数口、一、疗的函数。那么，我们只要改变机器人关节运动参数一、日、一，就可以改变负载的运动误差６。

２运动补偿规划法

我们的目标是要降低负载的运动误差，那么，我们不妨从另外一个角度去考虑，对机器人关节引入一个容易控制的修正变量ｓ，来改善负载的运动误差，那么在任意时刻机器人的实际关节转角

口’＝口＋ｓ（２）

为了确保能使负载的运动误差减小，我们对负载运动

柔性机器人协调操作系统运动补偿规划法

作者：王瑞茂， 余跃庆

作者单位：北京工业大学,机电学院,北京,100022

刊名：

机械科学与技术

英文刊名：MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY

年，卷(期)：2004,23(5)

参考文献(7条)

1.刘迎春柔性机器人协调操作柔性负载的动力学建模[学位论文] 2001

2.窦建武柔性机器人协调操作的运动学和动力学研究[学位论文] 2001

3.窦建武;余跃庆两柔性机器人协调操作的动力学模型及其逆动力学分析[期刊论文]-机器人 2000(01)

4.窦建武;余跃庆两柔性机器人协调操作开环单自由度刚性负载的动力学建模与仿真 1999(07)

5.Hillsley K L;Yurkovich S Vibration control of a two-link flexible robot arm 1991

6.DAMAREN C J On the dynamics and control of flexible multibody systems with closed loops[外文期刊] 2000(03)

7.Robust M Cooperative control of two-link flexible manipulator on the basis of quasi-static equations 1999(04)

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/131813315.html,/Periodical_jxkxyjs200405028.aspx