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码垛机器人轨迹规划和控制研究能耗最优轨迹规划和控制实验

时间：2017-07-27 来源：机器人在线 阅读：7959 原创
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由仿真分析知，模糊滑模变结构控制算法的设计保证了机器人在高速运转下的高轨迹跟踪精度及高重复定位精度，而能耗最优轨迹算法保证了机器人在高速运转情况下可较大幅度降低能耗。但是实际中可能存在未考虑到的因素，它们对于机器人控制及轨迹的运行时未知的，因此需要对码垛机器人进行能耗最优轨迹规划以及控制实验，以验证算法的有效性。
5.4.1控制精度测试实验
本小节进行的控制精度实验是在对机器人进行零位标定之后完成。由于机器人本体设计时，在机器人杆件及底座上设计了确定零位的凹槽，所以通过控制三轴电机，使得凹槽相对应，即完成了机器人的零位标定。
归零后，对机器人进行重复定位精度测试实验。参考工业机器人性能指标测试国家标准GB/T 12642-2001的要求，选取机器人工作空间内的最大内接立方体的对棱平面的四角及中心点作为测试点，但是为了避免四角距离边缘过近导致运动越界出现报警情况，一般选取靠近四角的四个点作为测试点。根据BS130机器人的工作空间，最后选取测试点分布如图5-7所示，在机器人笛卡尔空间内具体坐标如表5-2所示。
 
在跟踪仪坐标空间中的实际位置，持续进行50次试验，并反算机器人笛卡尔空间下的实际位置，与表5-2中的理论值坐标进行对比，求得50组数据在空间上的误差值，取最大误差值作为定位精度，得到_5个测试点的定位精度如表5-3所示。将该5点的定位精度最大值作为重复定位精度，即0.154mm。
之后进行模糊滑模变结构控制算法下机器人高速重载运行的轨迹跟踪精度测试。测试轨迹为图2-5所示的2段轨迹，即直线段轨迹，运行距离为2m，运动时间为1s。由仿真知，末端最大线速度可达3.6458m/s，最大加速度可达 ，尚在激光跟踪仪可跟踪最大速度及加速度范围内，所以使用激光跟踪仪对整个过程中的轨迹跟踪误差进行测量。经过坐标变换后，得到测试结果如图5-9所示。
   
由图5-9可以看出，高速运行情况下，码垛机器人启动时的轨迹跟踪误差较大，最大达到0.127mm，但是随着时间的增长，轨迹跟踪误差迅速降低，说明了控制算法在快速响应及轨迹跟踪上有较好的性能。
重复进行50次试验后，取每次试验最大轨迹跟踪误差的最大值作为模糊滑模变结构控制的轨迹跟踪精度，可得轨迹跟踪精度为士0.160mm，接近IRB 460的轨迹跟踪精度水平，说明了控制算法的有效性。
 
码垛机器人 高速重载码垛机器人能耗最优轨迹规划和控制研究 技术干货
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