[发明专利]并联加工机器人前馈控制方法及装置

说明书

本申请公开了一种并联加工机器人前馈控制方法及装置，用于解决并联加工机器人因反馈控制造成控制滞后的技术问题。其中，一种并联加工机器人前馈控制方法，通过对并联加工机器人的动力参数进行分步辨识，获得准确的动力学模型。基于动力学模型，在三环PID控制的基础上增加前馈控制，减少了因时变负载造成的控制滞后量，从而提高加工机器人的响应速率，获得良好的控制性能。

技术领域

本申请涉及机器人并联机构领域，尤其涉及一种并联加工机器人前馈控制方法及装置。

背景技术

在航空航天、能源、模具制造等关键技术领域，存在大量的复杂曲面零件，如风电叶片、涡轮叶盘、航空结构件等。这些零件通常具有复杂曲面特征，材料去除率大，加工质量要求高。

为了完成此类零部件的加工，加工装备要求具备复合角度加工和高效加工的能力。传统的加工装备是基于串联机构开发的，这类加工装备有结构简单、工作空间大的优势。作为串联机构的互补形式，并联机构通过空间多闭环机构实现运动和力的传递，可以实现姿态耦合运动和轻量化设计，因此并联机构具备姿态调整灵活、动态特性高的优势，可以用于开发用于复杂曲面高效高质量加工的并联加工机器人。

在实现现有技术的过程中，发明人发现：

在并联加工机器人加工过程中，通常会出现切屑、切削液的飞溅等情况。因此必须对并联加工机器人的关节铰链进行严格的密封，从而引入了较大的摩擦负载。此外，为了实现复杂曲面加工，机器人驱动轴还需要频繁加减速、频繁换向。

采用传统的三环PID控制算法很难获得满意的跟踪性能，因此在设计控制器时需要考虑机器人的非线性动力学特性。

在三环PID控制的基础上增加速度和加速度前馈系数可以在一定程度上补偿机器人动力学。然而仅采用两个固定的参数难以准确代替时变的非线性动力学模型。因此，需要实时计算刚体动力学模型，并在三环PID控制器中加入力矩前馈。

加入前馈控制可以减少因时变负载造成的控制滞后量，从而提高加工机器人的响应速率，获得良好的控制性能。

因此，需要提供一种并联加工机器人前馈控制方法及装置，用于解决并联加工机器人因反馈控制造成控制滞后的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种并联加工机器人前馈控制方法及装置，用于解决并联加工机器人因反馈控制造成控制滞后的技术问题。

具体的，一种并联加工机器人前馈控制方法，包括以下步骤：

获取并联加工机器人的期望运行数据；

输入并联加工机器人的期望运行数据至动力学模型，确定需要调节运动状态的若干部件与期望驱动力，生成前馈控制参数；

根据所述前馈控制参数，调整并联加工机器人各部件的运动状态，使得并联加工机器人达到前馈控制状态；

获取前馈控制状态下并联加工机器人的实际运行数据；

计算并联加工机器人的期望运行数据与前馈控制状态下并联加工机器人的实际运行数据的偏差数据；

根据所述偏差数据，通过三环PID反馈控制器，确定需要调节运动状态的若干部件，生成反馈控制参数；

根据所述反馈控制参数，调整并联加工机器人的运动状态，使得并联加工机器人达到期望的运动状态；

其中，所述动力学模型描述并联加工机器人期望驱动力与部件属性特征参数、部件实际运行数据的函数关系；

所述并联加工机器人的期望运行数据至少包括并联加工机器人的期望位置、期望速度、期望加速度；

所述前馈控制状态下并联加工机器人的运行数据至少包括前馈控制状态下并联加工机器人的实际位置、实际速度、实际加速度。