[发明专利]一种基于指数趋近率的并联机器人轨迹跟踪控制方法

说明书

本发明涉及机器人智能控制技术领域，特别是涉及一种基于指数趋近率的并联机器人轨迹跟踪控制方法，包括以下步骤：S1、建立并联机器人系统的坐标系，计算并联机器人系统的动能和势能；S2、将步骤S1的计算结果引入拉格朗日方程，建立并联机器人系统的动力学模型；S3、以功率放大器、电液伺服阀、液压缸及其负载为广义控制对象，建立并联机器人系统的液压伺服系统模型；S4、采用滑膜控制中的指数趋近率控制算法作为动力学模型和液压伺服系统模型的轨迹跟踪控制算法，对并联机器人进行轨迹跟踪控制。本发明解决了现有并联机器人控制精度不高，控制不方便的问题。

技术领域

本发明涉及机器人智能控制技术领域，特别是涉及一种基于指数趋近率的并联机器人轨迹跟踪控制方法。

背景技术

随着机器人结构学的发展工业机器人的种类越来广泛，从机器人机构学大范围来划分，可分为串联式机器人、并联式机器人以及串联并联混合式的混联机器人三大类。并联机器人是指动平台和定平台，通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或者两个以上的自由度，以并联方式驱动的一种闭环的机器人。并联机器人和传统工业用串联机器人在应用上构成互补关系，它是一个封闭的运动链，和串联机器人相比较，一般由上下运动平台和两条或者两条以上运动支链构成，运动平台和运动支链之间构成一个或多个闭环机构，通过改变各个支链的运动状态，使整个机构具有多个可以操作的自由度。

目前，并联机器人在航天、海底作业、计算机辅助医疗设备、生物工程以及制造业等方面有着广泛而重要的应用。而并联机器人的核心是机器人的控制系统，并联机器人的先进程度和功能强弱通常都直接与其控制系统的性能有关，如何保证并联机器人准确到达空间某一状态并具有良好的跟踪姿态，是并联机器人实现点到点(PTP)运动和连续轨迹(CP)运动时经常遇到的问题，这就需要对并联机器人末端进行轨迹控制即位姿控制，但并联机器人系统具有复杂、非线性和混合性的特点。组织越复杂，特性越突出，控制越不方便，使得控制精度不高，无法满足实际生产应用的要求。因此需要探索一种有效的轨迹跟踪与控制算法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于指数趋近率的并联机器人轨迹跟踪控制方法，解决现有并联机器人控制精度不高，控制不方便的问题。

为了达到上述目的，提供了一种基于指数趋近率的并联机器人轨迹跟踪控制方法，包括以下步骤：

S1、建立并联机器人系统的广义坐标系作为拉格朗日函数的参数，基于拉格朗日函数的参数计算并联机器人系统的动能和势能并得到拉格朗日量；

所述并联机器人系统包括连杆、动平台和定平台，以及用于设置在连杆端部且分别与动平台和定平台连接的旋转接头；并联机器人系统的广义坐标系中广义坐标表示为：

q^T＝[q₁,q₂,q₃…q_i]^T，

q_i表示各旋转接头的位移或旋转角度，其速度或角速度用表示，T表示齐次变换矩阵，q^T表示势能广义坐标，表示动能广义坐标；

所述并联机器人系统通过广义坐标系计算其动能和势能的计算公式如下：

P_总＝P_定+P_动+P_杆

其中，P_总为并联机器人系统的势能，P_定为定平台的势能，P_动为动平台的势能，P_杆为若干连杆的势能，K为是定平台动能和若干连杆的动能，v_p和ω_p分别是并联机器人系统的动平台的质心速度矢量和质心角速度矢量；m是并联机器人动平台的质量；m_i是杆的质量；v是杆的线速度矢量，I是并联机器人系统的位姿变量参数；