某型并聯(lián)機(jī)器人軌跡跟蹤控制算法研究.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人在半導(dǎo)體封裝行業(yè)的應(yīng)用極為廣泛，且隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，面臨著越來越苛刻的性能要求?？紤]到機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型的高度非線性、耦合性、復(fù)雜性，采用非線性控制理論中的一些成熟的方法對機(jī)器人進(jìn)行高速、高精度控制成為運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問題。
　　本論文由哈工大—ASM太平洋科技有限公司微電子制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)室支持，目的在于為ASM公司某型平面并聯(lián)機(jī)器人設(shè)計(jì)軌跡跟蹤控制算法。本項(xiàng)目的主要難點(diǎn)在于：因機(jī)器人桿件的質(zhì)量、長度等參數(shù)未知導(dǎo)致

2、難以得到機(jī)器人精確的動(dòng)力學(xué)模型；由于使用諧波驅(qū)動(dòng)器而引入的關(guān)節(jié)柔性以及低共振頻率限制控制系統(tǒng)的帶寬。在處理對象模型參數(shù)未知的情況，自適應(yīng)算法為優(yōu)先考慮的控制策略。本文將闡明基于無源性理論的自適應(yīng)控制算法比其它自適應(yīng)算法優(yōu)越在于：算法中無需計(jì)算慣性矩陣的逆，從而減輕處理器的計(jì)算負(fù)擔(dān)，更好的滿足實(shí)時(shí)性要求較高的場合；迭代矩陣的構(gòu)造無需角加速度信息，從而無需使用加速度計(jì)測量角加速度，因而無需考慮加速度計(jì)帶來的高頻測量噪聲?；跓o源性理論的自適

3、應(yīng)控制方案只考慮關(guān)節(jié)無柔性的情況，因?yàn)槿粢行б种迫嵝躁P(guān)節(jié)的振動(dòng)，需要有機(jī)器人精確的動(dòng)力學(xué)模型，這在本項(xiàng)目中難度較大。仿真結(jié)果表明，應(yīng)用該控制算法機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)較好的跟蹤性能。
　　為深入研究柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的控制方法，本文為ASM并聯(lián)機(jī)器人建立了柔性關(guān)節(jié)模型，并假設(shè)模型參數(shù)已知，然后為其設(shè)計(jì)了速度濾波方案進(jìn)行軌跡跟蹤控制。在柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人控制領(lǐng)域，采用的最多的是積分流形、觀測器及back-stepping方法。而這些方法有的需要精確

4、的動(dòng)力學(xué)模型，有的控制其結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，因此除具有理論意義外，極少在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。本文中速度濾波方案無需對桿的加加速度進(jìn)行估計(jì)，從而極大的簡化了控制器的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜性。并且該算法中所有需要測量的信號(hào)均可由ASM機(jī)器人上的傳感器獲得，如桿、電機(jī)光電碼盤、線加速度計(jì)等。該方案的仿真結(jié)果表明，柔性關(guān)節(jié)的振動(dòng)被有效抑制，跟蹤誤差也被限制在較小的范圍。
　　理論及仿真結(jié)果表明，基于無源性理論的自適應(yīng)控制方案和速度濾波方案均具有明顯的優(yōu)越性，且跟