柔性机械臂的控制方式有哪几种?

近年来,随着机器人技术的发展,高速、高精度、高负载重量比的机器人结构引起了工业和航空航天领域的关注。由于运动过程中关节和连杆的柔度效应增加,导致结构变形,降低任务执行的准确性。因此,要实现对柔性机械臂的高精度和有效控制,考虑机器人机械臂的结构柔性特性,还考虑系统的动态特性。

柔性机械臂其动力学方程具有强耦合、非线性和实变的特点,是一个非常复杂的动力学系统。一般来说,柔性机械臂的控制方式有以下几种:1、刚性处理,忽略结构弹性变形对结构刚体运动的影响。2、前馈补偿法。将机械臂柔性变形引起的机械振动视为对刚体运动的确定性干扰,采用前馈补偿方法抵消这种干扰。3、加速度反馈控制。Jain  Sandeep和Khorrami  FarShad利用末端加速度反馈研究了柔性机械手的末端轨迹控制。4、被动阻尼控制。为了减小柔性体对弹性变形的影响,选择各种耗能或储能材料来设计控制振动的臂结构,或者在柔性梁上使用阻尼器、复合阻尼金属板、阻尼材料、阻尼合金或者用粘弹性阻尼材料形成附加阻尼结构,都是被动阻尼控制。5、力反馈控制方法。柔性机械臂振动的力反馈控制是根据逆动力学分析,通过运动或力的检测反馈补偿驱动力矩,通过臂端的给定运动获得施加在驱动端的力矩,实际上是一种基于逆动力学分析的控制方法。6、适应性控制。采用组合自适应控制将系统分为关节子系统和柔性子系统,采用参数线性化方法设计自适应控制规则来辨识柔性机械臂的不确定参数,设计了具有非线性和参数不确定性的柔性机械臂跟踪控制器。

与刚性机械臂相比,柔性机械臂具有结构轻、负载/自重比高、能耗低、作业空间大、效率高等特点。它的反应快速准确,有很多潜在的优势,它在工业、国防等应用领域占有非常重要的地位。随着航空航天工业和机器人工业的快速发展,由多个柔性部件组成的多柔体系统得到越来越多的应用。传统的多刚体动力学分析和控制方法已经不能满足多柔体系统动力学分析和控制的要求。柔性机械臂作为简单的非平凡多柔体系统,被广泛用作多柔体系统的研究模型。

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