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码垛机器人的运动学分析与残余振动抑制研究总结与展望

时间：2017-07-26 来源：机器人在线阅读：7538 原创

本文主要研究了码垛机器人的运动控制技术，包括运动学分析和残余振动抑制两大部分内容。运动学分析部分主要研究了码垛机器人的运动学正逆解计算、工作空间分析、MATLAB运动仿真、OpenGL图形显示等内容，残余振动抑制部分主要研究了码垛机器人的动力学分析、柔性关节的残余振动抑制方法及脉冲整形输入方法的抑制效果等内容。通过分析与研究，对码垛机器人技术有了更为深入的了解，并取得了如下成果:

1)使用SolidWorks软件设计并加工出四轴驱动码垛机器人的样机，以该样机为基础，安装由工控机(或PC机)、运动控制卡、伺服驱动系统及直流伺服电机等组成的控制系统，完成了码垛机器人实验平台的搭建工作。

2)完成了码垛机器人的运动学分析工作，包括采用。一日方法建立码垛机器人的运动学模型、通过连杆变换矩阵及运动学方程完成运动学正逆解计算和工作空间分析等内容，并基于VC++6.0编写了码垛机器人的运动控制算法。

3)基于MATLAB软件对码垛机器人进行了工作空间分析和运动学仿真研究，基于VC++6.0编程和即enGL技术编写了码垛机器人的三维可视化仿真软件，通过人机界面交互，实现了工控机(或PC机)对码垛机器人的运动控制与实时仿真。

4)基于拉格朗口方法推导出码垛机器人的动力学方程，建立了各驱动关节处的动力学模型，使用PI。控制器实现对给定轨迹的跟踪控制，基于MATLAB软件编写了码垛机器人动力学计算软件。

5)基于MATLAB软件对码垛机器人进行了动力学仿真，研究了残余振动产生的原因，针对柔性关节处的残余振动问题，介绍了脉冲整形输入和最优整形输入两种控制方法，并通过仿真和实验验证了脉冲整形输入能够很好的抑制残余振动，且具有一定的实际应用价值。

5. 2展望

码垛机器人在搬运、码垛等工业领域中的广泛应用，降低了劳动成本，提高了生产效率，但其还存在应用领域受限的问题，如在控制精度要求较高的电子行业，需要追求定位精度和稳定性，这对机构本体的设计和控制系统的性能要求更高。

本文在研究码垛机器人系统的残余振动问题时，尚未考虑运动过程中杆件变形的影响，而在实际高速度重负载的工作环境中，杆件变形对残余振动的影响是无法忽略的，为此还需要建立杆件变形模型。

码垛机器人控制系统是码垛机器人控制技术的核心，其控制器的设计尤为关键，本文设计了脉冲整形输入控制算法，并结合最优控制理论对算法进行性能的提升。脉冲整形输入的简单易用性和对模型误差的鲁棒性，使其在抑制柔性系统的残余振动领域得到快速发展。但随着控制理论的应用和发展，控制器的地位愈发突出，而控制器的设计也越来越复杂，需要不断地研究。

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