机器人手臂自动控制的优化设计与仿真.docx
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1、 机器人手臂自动控制的优化设计与仿真 买楚源摘 要 机器人手臂自动控制中,若控制速度较快或命令过于频繁,其手臂转动惯量会有所加大,严重干扰控制过程,以往所采用的手臂控制方式,以降低要求和性能解决以上问题,但应用弊端仍然较大。设计新型机器人手臂控制方式,首先需分析操作空间末端效应器启发式信息,建立初始模型,按照其手臂抓取运动规划,修改其初始前向变量,再给出总动量方程式,优化动量维度,实施动量控制,建立分解动量控制矩证,进而实现控制。关键词 机器人;手臂控制;优化中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2019)229-0171-02目前我国科技水平不断提高,创新能力提升
2、速度较快,其微型机器人在不同行业领域得到了广泛应用,并有助于人们生产生活水平的上升,研究机器人相关优化设计,并对其仿真能力进行提高具有积极意义。目前机器人控制系统具有高阶、非线性、多自由度等特点,其系统有较大的不稳定性,而机器人手臂自动控制系统对整体功能有重大影?响 1 。对手臂系统进行设计并提高其精确性需要及时解决。该问题在领域内受到了广泛关注,业内人士同样提出了许多有效的解决方法。有研究表明2,使用宽带零中解调能够实现机器人手臂自动控制,提高系统能力。此方法具有便利性,设计方案复杂度低,但出现了设计误差较大的问题。有相关人员提出3,将自动控制设计方法在PID控制基础上。设计中通过PID对机
3、器人手臂控制回路进行控制,对于其中产生不良影响的因素通过高频放大方式干扰,其设计方式具有可行性,其自动控制设计方案较为理想。方案有实现时间短的优点,但方案中对手臂自动控制忽略了对抓取动作的规划,造成手臂抓取动作不能够实现物体的精确抓取,同时运动控制精度不高、精度误差问题较为严重。有研究从PID控制设计上进行优化4-5,主要利用拉格朗日平衡法,对机械臂瞬时传递函数进行设定,随后将手臂关节中瞬时PID控制各参数整定。本文提出的优化方法同样实现了对机器人手臂自动控制的目的,解决了精确度误差,但有计算流程繁琐,浪费时间问题。本研究研究据机器人末端效应器位姿状态设定初始位形,后对手臂控制初始模型进行设计
4、,随后着重抓取运动规划,与手臂促使前向变量进行分析,将分解动量控制方法应用于方案中,建立起机器人手臂分解动量控制矩阵,方案注重时间与精度的协调,使用ARM系统硬件进行方案的设计。1 机器人手臂自动控制设计原理机器人整个控制系统中含有手臂控制器结构,其中含有直流减速电机、螺杆、角度传感、减速齿轮等多个零件。零件中手臂与机械螺杆连接,减速齿轮耦合螺杆与直流减速电机,同时在多个手臂控制器的协调下,对电机进行转动控制,对机器人手臂进行控制,具体步骤以下进行详细阐述:对于机器人手臂关节电机瞬时传递函数表示?如下:其中,La表达控制反电势系数,dia表关节运动角度限制,dt为手臂负载转矩,Raia表达手臂
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