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码垛机器人的运动学分析与残余振动抑制研究中研究背景及意义

时间：2017-07-24 来源：机器人在线阅读：9788 原创

随着码垛机器人在工业制造、机械加工等领域中的广泛应用，人们对码垛机器人技术的研究也在逐渐深入。从最初只需完成简单的搬运和码垛动作到如今追求工作效率和智能化程度，码垛机器人正逐渐适应现代化工业需求。因为要快速而准确的完成码垛任务，故对码垛机器人机构组成、运动速度、控制精度、承载能力、工作空间、灵活度以及工作稳定性等性能都提出了较高的要求。随着对码垛机器人技术的不断完善，运动速度、控制精度和工作稳定性等性能指标成为评判码垛机器人效能优劣的主要依据，但性能指标要求的提高给码垛机器人的控制系统带来较大的挑战。以串联型码垛机器人为例，因其具有工作空间大、动作灵活等优点而被不断设计和完善，并被广泛应用，但因柔性因素的存在，给动力学分析和控制系统的设计带来了许多问题，其中比较突出的是残余振动问题。

码垛机器人在运行过程中，通过柔性关节的旋转实现末端工作轨迹，随着工作速度的加快和末端负载的增加，柔性关节处的弹性因素明显，柔性杆件会发生弹性变形，存在科氏加速度和离心加速度，如此系统中便会产生振动。振动的存在和累积会导致末端执行器无法准确的跟踪给定的工作轨迹，而是在给定工作轨迹两侧往复摆动，此时系统中便存在残余振动。残余振动的存在对码垛机器人末端的控制精度和动态性能产生难以忽略的影响，且会造成动作滞后、响应时间长、非线性藕合及高频谐振等问题，如果不采取有效的控制措施，将使控制系统的稳定性和可靠性下降，进而影响到码垛机器人的正常工作。为提高控制系统的稳定性和控制精度，需要采取响应的残余振动抑制措施，如基于多种控制策略的控制器设计等，而这首先需要建立码垛机器人的动力学模型。研究表明，在对码垛机器人进行动力学建模和控制系统设计时，如果不考虑柔性因素的影响，码垛机器人很难以高精度、高稳定性的控制性能进行作业，因此研究如何有效的抑制柔性码垛机器人的残余振动便具有非常重要的意义。

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