抑制机器人柔性臂末端颤动的方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制机器人柔性臂末端颤动的方法，包括机器人柔性臂和控制系统，为控制系统提供控制指令信号的处理系统，包括如下处理步骤：由柔性臂的驱动力矩得出柔性臂末端的点振动位移传递函数；由柔性臂的固有频率和阻尼得出残留振动最小的最优输入整形传递函数；对最优输入整形传递函数进行归一化处理；由柔性臂的运动速度选择最优输入整形器的时滞时间，得出最优输入整形器；将输入指令信号与最优输入整形器进行卷积，得出新输入指令信号并离散化，传送离散后的输入指令信号；以伺服周期为时间间隔，刷新控制系统的指令信号，直至结束。本发明专利技术能够有效的抑制机器人柔性臂末端的颤动，提高跟随精度，实现机器人柔性臂快速准确定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环境探测机器人柔性臂的控制领域，具体涉及一种。
技术介绍
为便于探测和搜寻，环境探测机器人的探测模块通常装在 机器人手臂的末端。为满足机器人手臂快速准确的定位运动，常常采用柔性机械臂，但是，柔性机械臂在运动过程中会产生弹性变形，这将引起柔性臂末端的颤动(也称残留振动)，颤动时间与柔性臂的运动速度呈正比，少则几秒多则数十秒，甚至更多，从而导致柔性机械臂的运动不平稳，跟随精度变差，很难快速且精确定位，严重影响了环境的探测质量和机器人的行进速度。因此，必须采用有效的措施对柔性臂末端的颤动进行抑制。目前的研究主要采用柔性臂的线性化控制或反馈控制方法控制柔性臂末端的颤动。但是这些控制方法存在不足，柔性臂的线性化控制虽能够使系统到达指定位置，但到达时间这一指标欠佳，不能满足快速定位的要求；利用反馈控制方法需要改变系统的控制结构，增加硬件设备使系统变的复杂，增加了控制成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，能够有效的抑制机器人柔性臂末端的颤动，提高机器人柔性臂的跟随精度，实现机器人柔性臂的快速准确定位。实现本专利技术目的的技术方案是提供一种，包括机器人柔性臂控制系统，为控制系统提供控制指令信号的处理系统，所述处理系统包括如下处理步骤步骤A 由柔性臂的驱动力矩得出柔性臂末端的点振动位移传递函数；步骤B :根据柔性臂的固有频率和阻尼得出残留振动最小的最优输入整形传递函数；步骤C :对步骤B的最优输入整形传递函数进行归一化处理；步骤D :根据柔性臂的运动速度选择最优输入整形器的时滞时间，得出最优输入整形器；步骤E :将柔性臂控制系统的输入指令信号与步骤D中最优输入整形器相卷积，得出新的输入指令信号并进行离散化处理，将离散后的输入指令信号传送到柔性臂控制系统；步骤F :以柔性臂控制系统的伺服周期为时间间隔刷新送往柔性臂控制系统的输入指令信号，重复步骤E直至运动结束。在步骤E中，离散化处理包括设定采样时间，以设定的采样时间间隔采样新输入指令信号，得到等时间间隔的离散型输入指令信号。在步骤B中，所述最优输入整形传递函数为F(s) = I - 2cos(20-钿"7V71s + eHe_2T's其中％和€分别是柔性臂的固有频率和阻尼，=为柔性臂的有阻尼固有频率，T1为柔性臂控制系统的时滞时间。本专利技术具有积极的效果本专利技术能够有效的抑制机器人柔性臂末端的颤动，提高机器人柔性臂的跟随精度，实现机器人柔性臂的快速准确定位，并且，本专利技术中最优输入整形器的时滞时间可以任意选择，能有效改善探测模块的探测质量和机器人的行进速度，从而提高环境探测机器人的工作效率，且有效降低机器人的能耗，另本专利技术不需要增加其他硬件，节省了硬件的开支，提高控制系统的性能，具有显著的实用价值，可广泛的应用于具有柔性机械臂的机器人，适用性广。 附图说明图I是本专利技术抑制机器人柔性臂末端颤动的原理示意图。图2为本专利技术的方法具体流程示意图。具体实施例方式(实施例I)见图I和图2，一种，包括机器人柔性臂控制系统，为控制系统提供控制指令信号的处理系统，处理系统包括如下处理步骤步骤A 由柔性臂的驱动力矩得出柔性臂末端的点振动位移传递函数；步骤B :根据柔性臂的固有频率和阻尼得出残留振动最小的最优输入整形传递函数；步骤C :对步骤B的最优输入整形传递函数进行归一化处理；步骤D :根据柔性臂的运动速度选择最优输入整形器的时滞时间，得出最优输入整形器；步骤E :将柔性臂控制系统的输入指令信号与步骤D中最优输入整形器相卷积，得出新的输入指令信号并进行离散化处理，将离散后的输入指令信号传送到柔性臂控制系统；步骤F :以柔性臂控制系统的伺服周期为时间间隔刷新送往柔性臂控制系统的输入指令信号，重复步骤E直至运动结束。在步骤E中，离散化处理包括设定采样时间，以设定的采样时间间隔采样新输入指令信号，得到等时间间隔的离散型输入指令信号。在步骤A 中的传递函数为G0) = S2Izk -~^-―-^QkQk I'1 S + loco's + CO1其中，Zk为系统的惯量矩，Qk为系统的耦合矩。在步骤B中，所述最优输入整形传递函数为F(s) = 1-2 cos( 2co dT{]e~ia>nTx e~TxS + 丨 e_2riS其中％和€分别是柔性臂的固有频率和阻尼，为柔性臂的有阻尼固有频率，T1为柔性臂控制系统的时滞时间。步骤C中，进行归一化处理可得尸O ) = A1 + A2e~T's + A3e~2r's这里的归一化处理是指将输入整形器的幅值V A2, A3的和为I即= WA3 = 1，这样就不会改变原有信号指令信号的幅值。式中，最优输入整形器的脉冲幅值和时滞分别为权利要求1.一种，包括机器人柔性臂，设置在机器人柔性臂末端的控制系统，为控制系统提供控制指令信号的处理系统，其特征在于所述处理系统包括如下处理步骤 步骤A :由柔性臂的驱动力矩得出柔性臂末端的点振动位移传递函数； 步骤B :根据柔性臂的固有频率和阻尼得出残留振动最小的最优输入整形传递函数； 步骤C :对步骤B的最优输入整形传递函数进行归一化处理； 步骤D :根据柔性臂的运动速度选择最优输入整形器的时滞时间，得出最优输入整形器； 步骤E :将柔性臂控制系统的输入指令信号与步骤D中最优输入整形器相卷积，得出新的输入指令信号并进行离散化处理，将离散后的输入指令信号传送到柔性臂控制系统；步骤F :以柔性臂控制系统的伺服周期为时间间隔刷新柔性臂控制系统的输入指令信号，重复步骤E直至运动结束。2.根据权利要求I所述的，其特征在于在步骤E中，离散化处理包括设定采样时间，以设定的采样时间间隔采样新输入指令信号，得到等时间间隔的离散型输入指令信号。3.根据权利要求2所述的，其特征在于在步骤B中，所述最优输入整形传递函数为F(s) = I -2cos(2^ri)e-^"rie~7'15 + e-He_2T's 其中《 和I分别是柔性臂的固有频率和阻尼，为柔性臂的有阻尼固有频率，T1为柔性臂控制系统的时滞时间。全文摘要本专利技术公开了一种，包括机器人柔性臂和控制系统，为控制系统提供控制指令信号的处理系统，包括如下处理步骤由柔性臂的驱动力矩得出柔性臂末端的点振动位移传递函数；由柔性臂的固有频率和阻尼得出残留振动最小的最优输入整形传递函数；对最优输入整形传递函数进行归一化处理；由柔性臂的运动速度选择最优输入整形器的时滞时间，得出最优输入整形器；将输入指令信号与最优输入整形器进行卷积，得出新输入指令信号并离散化，传送离散后的输入指令信号；以伺服周期为时间间隔，刷新控制系统的指令信号，直至结束。本专利技术能够有效的抑制机器人柔性臂末端的颤动，提高跟随精度，实现机器人柔性臂快速准确定位。文档编号G05B13/04GK102636993SQ20121011541公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日专利技术者毛瑞卿, 马西良 申请人:徐州工程学院本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马西良，毛瑞卿，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：