機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)—零基礎(chǔ)入門(mén)

1、機(jī)器人基礎(chǔ)第5章串/并聯(lián)機(jī)器人5.1串聯(lián)機(jī)器人簡(jiǎn)介5.1.1串聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成5.1.2串聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制5.2并聯(lián)機(jī)器人簡(jiǎn)介5.2.1并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成5.2.2并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制5.3經(jīng)典應(yīng)用案例5.3.1串聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用案例5.3.2并聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用案例51串聯(lián)機(jī)器人簡(jiǎn)介（iP2）在智能制造蓬勃發(fā)展的同時(shí)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展越來(lái)越快速，各行各業(yè)對(duì)機(jī)器人機(jī)械學(xué)的發(fā)展也越來(lái)越重視，從大范圍來(lái)分機(jī)器人機(jī)械學(xué)可分為串聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人和串并聯(lián)混合的混聯(lián)機(jī)器人這三大類型。串聯(lián)機(jī)器人一般是由基座、腰關(guān)節(jié)、腰部、肩關(guān)節(jié)、大臂、小臂、腕關(guān)節(jié)、手腕以串聯(lián)的形式連接而形成的開(kāi)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。開(kāi)鏈?zhǔn)侵敢环N不含回路

2、的運(yùn)動(dòng)鏈，也稱為開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈。如圖5.1所示，由運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件以串聯(lián)的形式組成的開(kāi)鏈稱之為單個(gè)開(kāi)式鏈，即單開(kāi)鏈（singlependedchain,SOC）。一般而言串聯(lián)機(jī)器人通常是由單開(kāi)鏈組成的。該類機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈活性大，易控制、且具有很好的規(guī)避功能。常被應(yīng)用各種領(lǐng)域，如工業(yè)中的機(jī)械手夾具、航天領(lǐng)域中導(dǎo)航陀螺儀和生活中的雷達(dá)天線等。如果多個(gè)單開(kāi)鏈互相結(jié)合在一起，就形成了樹(shù)狀開(kāi)鏈，如圖5.2所示。除了線性方面，在平面和空間上，單開(kāi)鏈有平面開(kāi)鏈和空間開(kāi)鏈之分。平面單開(kāi)鏈?zhǔn)侵杆羞\(yùn)動(dòng)副都在同一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，平面串聯(lián)機(jī)器人就是平面單開(kāi)鏈組成的串聯(lián)機(jī)器人；而空間單開(kāi)鏈?zhǔn)街高\(yùn)動(dòng)副在不同的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，則空

3、間串聯(lián)機(jī)器人就是由空間單開(kāi)鏈組成的串聯(lián)機(jī)器人。（iP15）近年來(lái)研究人員對(duì)機(jī)器人的各個(gè)部件以及各個(gè)部件的性能進(jìn)行了特殊研究，改進(jìn)了機(jī)器人各部件的結(jié)構(gòu)使其獲得更好的運(yùn)動(dòng)性能，這些研究對(duì)推廣串聯(lián)機(jī)器人的廣泛運(yùn)用有重要的意義。圖5.1單開(kāi)鏈圖5.2樹(shù)狀開(kāi)鏈除了上述串聯(lián)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)，也有明顯的不足，如各關(guān)節(jié)均為懸臂結(jié)構(gòu)，這就意味著在相同的自重條件或者體積下與并聯(lián)機(jī)器人相比，串聯(lián)機(jī)器人的承重能力更低，剛度也下降，這就使得串聯(lián)機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)誤差的累計(jì)與放大，在誤差大的同時(shí)它的精度就會(huì)減低。機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)大多數(shù)都放在運(yùn)動(dòng)的大小臂上，串聯(lián)機(jī)器人的關(guān)節(jié)連結(jié)增加了系統(tǒng)慣性，使其動(dòng)力性能變差，這就為

4、給串聯(lián)機(jī)器人的推廣增加了難度。突破這些難題是我們主要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。5.1.1串聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成前面提到了串聯(lián)機(jī)器人通常是由單開(kāi)鏈組成，也就是說(shuō)串聯(lián)機(jī)器人的最基本機(jī)構(gòu)是單開(kāi)鏈（SOC）。因此想要更好的研究串聯(lián)機(jī)器人，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)器人打好良好的基礎(chǔ)，就必須要先了解單開(kāi)鏈的機(jī)構(gòu)以及對(duì)其進(jìn)行研究的方法。本節(jié)以機(jī)器人操作器為例，介紹串聯(lián)機(jī)器人的組成與結(jié)構(gòu)。最典型最常見(jiàn)的串聯(lián)工業(yè)機(jī)器人是由裝在工作臺(tái)上的固定機(jī)架上的開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈組成的機(jī)器人，這類機(jī)器人成為關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人。如圖5.3所示為*公司生產(chǎn)的典型6自由度關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人，即六軸機(jī)器人，該機(jī)器人可分為碼垛機(jī)器人、焊接機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、傳送機(jī)器人和裝

5、卸機(jī)器人等，該類機(jī)器人的組成元素主要是由運(yùn)動(dòng)副以及剛性連桿組成，我們常稱之為機(jī)械手或者操作器。在開(kāi)鏈?zhǔn)降哪┒嘶虼?lián)機(jī)器人的末端即自由端，會(huì)由一個(gè)夾持式手抓，即末端執(zhí)行器。機(jī)械手的末端執(zhí)行器可以是鉆頭、油漆噴槍、焊槍、真空吸頭等，這些根據(jù)工作性質(zhì)的不同，執(zhí)行器也有所變化。如需要抓取實(shí)物可以裝接碼垛末端執(zhí)行器；需要焊接材料可以裝接焊接末端執(zhí)行器等，由此可知，串聯(lián)機(jī)器人是指機(jī)器人的執(zhí)行系統(tǒng)，也就包括末端執(zhí)行器握持工具或弓箭的機(jī)械裝置，包括各種為完成工作所需的運(yùn)動(dòng)和操作任務(wù)的所有機(jī)械部分。如圖5.4所示，這是串聯(lián)機(jī)器人的整體機(jī)構(gòu)組成部份，包括基座、腰關(guān)節(jié)、腰部、肩關(guān)節(jié)、大臂、小臂、肘關(guān)節(jié)、手腕、腕關(guān)節(jié)

6、等部分所組成。不難發(fā)現(xiàn)，工業(yè)中的機(jī)械手就是模仿人的手臂來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)并描述的。肩關(guān)節(jié)圖5.3關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人人操作機(jī)的基本結(jié)構(gòu)典型的關(guān)節(jié)式串聯(lián)機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)的名稱及組成部分的功能作用如下表1:名稱組成部分的功能作用基座相當(dāng)于人的身軀，作用是用來(lái)支撐手臂的運(yùn)行。腰關(guān)節(jié)相當(dāng)于人的腰部，協(xié)調(diào)機(jī)器人的整個(gè)身體（上肢、腰及下肢）的動(dòng)作，完成各種不同的工作。肩關(guān)節(jié)相當(dāng)于人的肩膀，給手臂提供支持和轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，以便手臂完成各種不同方向的工作。臂部相當(dāng)于人的大臂和小臂，是操作器的主要執(zhí)行部件。，其作用是用來(lái)支撐腕部和手部，并帶動(dòng)它們起在空間運(yùn)動(dòng)，從而使手部按指定的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)。，并安裝驅(qū)動(dòng)裝置部部件肘關(guān)節(jié)相當(dāng)于人

7、的肘關(guān)節(jié)組織，是連接大臂和小臂的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，主要作用是連接和支持臂部的連接與運(yùn)動(dòng)。腕部相當(dāng)于人的手腕，是連接臂部和手部的部件，其作用是調(diào)節(jié)和改變手部件的方位，指定手抓中所握的物件或?qū)ο蟮奈恢煤妥藨B(tài)。手部相當(dāng)于人的手掌，是操作器的末端執(zhí)行部件，其作用是握住所需的物件或?qū)ο蟆１?串聯(lián)機(jī)器人各關(guān)節(jié)部位的名稱及組成部分的功能作用5.1.2串聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制（4P5.3.1）使串聯(lián)機(jī)器人的手、臂等到達(dá)目標(biāo)位置的控制稱為串聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的目的就是要使串聯(lián)機(jī)器人各關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)預(yù)先所規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)，最終保證串聯(lián)機(jī)器人或者串聯(lián)機(jī)器人的某個(gè)運(yùn)動(dòng)部位（如手或腳）沿預(yù)定的軌跡運(yùn)行，如圖5.4所示。圖5

8、.4串聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制示意圖串聯(lián)機(jī)器人通常裝有位置傳感器用以測(cè)量位移，有時(shí)還用速度傳感器（如測(cè)速電機(jī)）檢測(cè)速度。利用關(guān)節(jié)傳感器得到反饋信息，計(jì)算所需的力矩，發(fā)出相應(yīng)的力矩指令，以實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動(dòng)。（1）點(diǎn)位控制（PointToPoint,簡(jiǎn)稱PTP）機(jī)器人以最快和最直接的路徑（省時(shí)省力）從一個(gè)端點(diǎn)移到另一個(gè)端點(diǎn)。通常用于重點(diǎn)考慮終點(diǎn)位置，而對(duì)中間的路徑和速度不進(jìn)行主要限制的場(chǎng)合。這類控制的特點(diǎn)是要求盡快而無(wú)超調(diào)地實(shí)現(xiàn)相鄰點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)，對(duì)相鄰點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡一般不進(jìn)行具體規(guī)定。一般多用于工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)控制中，如工業(yè)點(diǎn)焊機(jī)器人、工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人等，如圖5.5所示。圖5.5日本機(jī)器人博覽會(huì)上展出的快速

9、抓取機(jī)器人機(jī)械手（2）連續(xù)軌跡控制（ContinuousPath,簡(jiǎn)稱CP）在大多數(shù)機(jī)器人控制的時(shí)候，不僅需要控制其位置到達(dá)某個(gè)位置，還需要對(duì)其運(yùn)動(dòng)的過(guò)程進(jìn)行控制。并且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有時(shí)候還需要對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度進(jìn)行控制。這時(shí)候，點(diǎn)位控制已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，這就需要用到連續(xù)軌跡控制。連續(xù)軌跡控制就是讓機(jī)器人能夠平滑地跟蹤某個(gè)規(guī)定的路徑運(yùn)動(dòng)。這類運(yùn)動(dòng)控制的特點(diǎn)是連續(xù)控制機(jī)器人手爪的位姿軌跡，一般要求軌跡光滑且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。例如，在弧焊、噴漆、切割等場(chǎng)所的機(jī)器人控制均屬這一類。 軌跡規(guī)劃內(nèi)容在進(jìn)行機(jī)器人連續(xù)軌跡控制之前，首先需要做的是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃。軌跡就是指機(jī)器人由初始點(diǎn)（位置和姿態(tài)）運(yùn)動(dòng)到終止點(diǎn)經(jīng)

10、過(guò)的空間曲劃，就是不僅要給出機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置，而且要給出中間點(diǎn)（路徑點(diǎn)）的位姿及路徑點(diǎn)之間的時(shí)間分配，即給出兩個(gè)路徑點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。軌跡規(guī)劃方案有兩種，一種是在笛卡兒坐標(biāo)系中的軌跡規(guī)劃，另一種是在關(guān)節(jié)空間中的軌跡規(guī)劃。笛卡兒坐標(biāo)系中的軌跡規(guī)劃即直接指定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)，關(guān)節(jié)空間中的軌跡規(guī)劃是指規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡，如圖5.6所示。在關(guān)節(jié)空間進(jìn)行軌跡規(guī)劃，規(guī)劃路徑不是唯一的，只要滿足路徑點(diǎn)上的約束條件，可以選取不同類型的關(guān)節(jié)角度函數(shù)，生成不同的軌跡。圖5.6笛卡爾坐標(biāo)系規(guī)劃和關(guān)節(jié)空間規(guī)劃在笛卡兒坐標(biāo)中的軌跡規(guī)劃，就是將機(jī)器人的位姿表示為時(shí)間的

11、函數(shù)，而相應(yīng)的關(guān)節(jié)位置、速度和加速度由手部信息導(dǎo)出。在關(guān)節(jié)空間中的軌跡規(guī)劃，就是將機(jī)器人的關(guān)節(jié)變量表示為時(shí)間的函數(shù)，用其一階、二階導(dǎo)數(shù)描述機(jī)器人的預(yù)期動(dòng)作。 軌跡規(guī)劃方法：傳統(tǒng)的機(jī)器人軌跡規(guī)劃的方法一般是通過(guò)示教-再現(xiàn)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于現(xiàn)代的機(jī)器人，其軌跡規(guī)劃一般都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成。示教-再現(xiàn)方式是在機(jī)器人工作之前，讓機(jī)器人手端沿目標(biāo)軌跡移動(dòng)，同時(shí)將位置及速度等數(shù)據(jù)存入機(jī)器人控制計(jì)算機(jī)中。在機(jī)器人工作時(shí)再現(xiàn)所示教的動(dòng)作，使手端沿目標(biāo)軌跡運(yùn)動(dòng)。即首先教機(jī)器人如何做，機(jī)器人記住了這個(gè)過(guò)程，于是它可以根據(jù)需要重復(fù)這個(gè)動(dòng)作。時(shí)使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法有兩種：一種是用示教盒上的控制按鈕發(fā)出各種運(yùn)動(dòng)指令；

12、另一種是操作者直接用手抓住機(jī)器人手部，使其手端按目標(biāo)軌跡運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人記錄下來(lái)這個(gè)過(guò)程，在以后的工作中按照示教的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作來(lái)運(yùn)動(dòng)，如圖5.7所示。IW1H£圖5.7工業(yè)機(jī)器人示教過(guò)程 軌跡控制操作過(guò)程中，不可能把空間軌跡的所有點(diǎn)都示教一遍使機(jī)器人記住，這樣太繁瑣，也浪費(fèi)很多計(jì)算機(jī)內(nèi)存。實(shí)際上，對(duì)于有規(guī)律的軌跡，僅示教幾個(gè)特征點(diǎn)，計(jì)算機(jī)就能利用插補(bǔ)算法獲得中間點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)對(duì)軌跡的插補(bǔ)，從而實(shí)現(xiàn)要求的軌跡。此外，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)一個(gè)空間軌跡過(guò)程，是實(shí)現(xiàn)軌跡離散點(diǎn)的過(guò)程，如果這些離散點(diǎn)間隔很大，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡就與要求軌跡有較大誤差。只有這些離散點(diǎn)（插補(bǔ)得到的）彼此很近，才有可能使機(jī)器人軌跡以足夠精

13、度逼近要求的軌跡。插補(bǔ)最主要的方法主要有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、定時(shí)插補(bǔ)、定距插補(bǔ)四類。a.直線插補(bǔ)就是在相鄰兩規(guī)劃點(diǎn)之間，用一條線段作為運(yùn)動(dòng)軌跡。二維笛卡兒坐標(biāo)系內(nèi)的直線插補(bǔ)稱為平面內(nèi)直線插補(bǔ)，三維笛卡兒坐標(biāo)系內(nèi)的直線插補(bǔ)稱為空間直線插補(bǔ)。下面以平面直線插補(bǔ)為例，介紹直線插補(bǔ)的原理。如圖5.8所示，已知空間規(guī)劃中兩點(diǎn)的坐標(biāo)為Pxl,yl）、P2（x2,y2）,設(shè)v為要求的沿直線運(yùn)動(dòng)的速度，ts為插補(bǔ)時(shí)間間隔。圖5.8直線插補(bǔ)示意若采用直線插補(bǔ)的方式，首先可求出線段PP的長(zhǎng)度:12t間隔內(nèi)行程d=vt。插補(bǔ)總步數(shù)N/d+1的整數(shù)部分。2s各軸曾量為從而得到機(jī)器人的連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)過(guò)程各插補(bǔ)點(diǎn)坐標(biāo)值：b

14、.圓弧插補(bǔ)已知三個(gè)規(guī)劃點(diǎn)，利用圓弧來(lái)插補(bǔ)出其他的軌跡點(diǎn)。圓弧插補(bǔ)也可以分為平面圓弧插補(bǔ)和空間圓弧插補(bǔ)兩種。下面以平面圓弧插補(bǔ)為例介紹其過(guò)程。已知不在一條直線上的平面內(nèi)三點(diǎn)P1（x1,y1）、P2（x2,y2）、P3123（x3,y3）,及這三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的機(jī)器人手端的姿態(tài)，根據(jù)中學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)可以知道，平面內(nèi)任意不在同一直線上的三個(gè)點(diǎn)可以確認(rèn)出一個(gè)圓弧。如圖5.9所示，設(shè)v為沿圓弧運(yùn)動(dòng)的速度，t為插補(bǔ)時(shí)間間隔。s找出由P、P、P決定的圓弧半徑R。123找出圓心角d、d、d的大小，其中:12ts時(shí)間內(nèi)角位移量A4''疋總插補(bǔ)步數(shù)N為d/e+1的整數(shù)部分。對(duì)Pi+1點(diǎn)的坐標(biāo)，有召.|Rco

15、s(0+“)RcosOfcosA(?/?sint?；sinAy；<:v.S(5-5)g=陽(yáng)門(mén)(仇+M)=RsmOjcosAt9+Rcost?/sinA(9=ycos"十sinA0由e=e+Ae可判斷是否到插補(bǔ)終點(diǎn)。只要ewe,就繼續(xù)插補(bǔ)下i+1ii+1去。故平面圓弧位置插補(bǔ)為廠“+1cosA(9sinAt?(5-7)岔+i=di+oc.定時(shí)插補(bǔ)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)一個(gè)空間軌跡的過(guò)程即是實(shí)現(xiàn)軌跡離散的過(guò)程,如果這些離散點(diǎn)間隔很大,則機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡與要求軌跡可能有較大誤差。只有這些插補(bǔ)得到的離散點(diǎn)彼此距離很近,才有可能使機(jī)器人軌跡以足夠的精度逼近要求的軌跡。定時(shí)插補(bǔ)就是每隔一個(gè)相等的時(shí)間ts

16、就插補(bǔ)一次。每插補(bǔ)出一軌跡點(diǎn)的坐標(biāo)值,并作為給定值,加到位置伺服系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)這個(gè)位置。這個(gè)過(guò)程每隔一個(gè)時(shí)間間隔ts完成一次,并保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)(不抖動(dòng)),只有插補(bǔ)點(diǎn)之間的距離足夠小,才能以可以接受的誤差逼近要求的軌跡。定時(shí)插補(bǔ)易于被機(jī)器人控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人采用定時(shí)插補(bǔ)的方式。當(dāng)要求更高的精度實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí),可采用定距插補(bǔ)。d.定距插補(bǔ)如果要兩個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)距離恒為一個(gè)足夠小的值，以保證軌跡精度，那么ts就要變化，也就是在此方式的情況下，插補(bǔ)點(diǎn)距離不變，但ts要隨著不同的工作速度v的變化而變化。定時(shí)插補(bǔ)和定距插補(bǔ)方法的基本算法是一樣的，只是前者固定ts,易于實(shí)現(xiàn)，后者保證軌跡插補(bǔ)精度，但ts要

17、隨v變化，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較困難些。除了上面介紹的四種最基本的插補(bǔ)方法之外，還有其他的很多插補(bǔ)方法，詳細(xì)內(nèi)容可以參考相關(guān)的專業(yè)書(shū)籍或資料。對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制來(lái)說(shuō)，在位置控制的同時(shí)，有時(shí)還要進(jìn)行速度控制。例如，在連續(xù)軌跡控制方式的情況下，機(jī)器人按預(yù)定的指令，控制運(yùn)動(dòng)部件的速度和實(shí)行加、減速，以滿足運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確的要求。為了實(shí)現(xiàn)這一要求，機(jī)器人的行程要遵循一定的速度變化曲線。由于機(jī)器人是一種工作情況（行程負(fù)載）多變、慣性負(fù)載大的運(yùn)動(dòng)機(jī)械，要處理好快速與平穩(wěn)的矛盾，必須控制啟動(dòng)加速和停止前的減速這兩個(gè)過(guò)渡運(yùn)動(dòng)區(qū)段。5.2并聯(lián)機(jī)器人簡(jiǎn)介與串聯(lián)機(jī)器人不同的另一種機(jī)構(gòu)學(xué)機(jī)器人是并聯(lián)機(jī)器人。它是由單開(kāi)鏈用并聯(lián)的形

18、式連接在兩個(gè)動(dòng)、靜平臺(tái)之間的一類并聯(lián)機(jī)構(gòu)，所以并聯(lián)機(jī)器人又開(kāi)成為并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如圖55所示。相對(duì)于串聯(lián)機(jī)器人而言，這類機(jī)器人的種類繁多。并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：與串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)機(jī)器人的剛性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，精度高；此外，并聯(lián)機(jī)器人的末端動(dòng)平臺(tái)由并聯(lián)支路桿件支撐作為輸出構(gòu)件，使得它的承載力大；由于其末端執(zhí)行器和它的基座之間具有環(huán)形的閉鏈結(jié)構(gòu)的約束，因此它的運(yùn)動(dòng)慣力小，運(yùn)動(dòng)慣性低，動(dòng)力性能好等。（&2）圖5.10并聯(lián)機(jī)器人的典型結(jié)構(gòu)圖盡管它的工作空間和靈活性收到了一定的限制，但與串聯(lián)機(jī)器人在結(jié)構(gòu)上能夠形成互補(bǔ)的關(guān)系，可以完成一些串聯(lián)機(jī)器人難以完成的活動(dòng)和任務(wù)。因?yàn)椴⒙?lián)機(jī)器人有著串聯(lián)機(jī)器

19、人缺少且獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使得并聯(lián)機(jī)器人在機(jī)器人領(lǐng)域成為了眾多研究人員爭(zhēng)先探索的一個(gè)熱點(diǎn)。（衛(wèi)39）它與傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的特性比較參見(jiàn)下表2串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)特性比較串聯(lián)機(jī)構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)底層平臺(tái)支撐包括自身的所有機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)剛度和精度低、穩(wěn)定性差誤差有累積效應(yīng)運(yùn)動(dòng)空間大，靈活性強(qiáng)運(yùn)動(dòng)慣量相對(duì)較大，不宜實(shí)現(xiàn)高速或超速操作6個(gè)支柱共同支撐一個(gè)輕質(zhì)的動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)可靠性和精度高，穩(wěn)定性好誤差不存在了累積效應(yīng)運(yùn)動(dòng)空間較小，可通過(guò)軟件即可實(shí)現(xiàn)虛軸轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越，適合高速、高加速場(chǎng)合表2串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)特性比較實(shí)際上，許多串聯(lián)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)正是并聯(lián)機(jī)器人的缺點(diǎn)，相反，并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)又恰好是串聯(lián)機(jī)器人的缺點(diǎn)。很多人普遍認(rèn)為并聯(lián)機(jī)器人會(huì)比

20、串聯(lián)機(jī)器人好，其實(shí)不然。它們?cè)趹?yīng)用上不是替代關(guān)系而是互補(bǔ)的關(guān)系。因?yàn)楦鱾€(gè)功能的特點(diǎn)，它們各自都有其特殊應(yīng)用的領(lǐng)域。而混聯(lián)機(jī)器人就是把他，它們都結(jié)合在一起，有興趣的同學(xué)可以查閱有關(guān)混聯(lián)機(jī)器人的有關(guān)資料，這里就不再贅述了。5.2.1并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成學(xué)習(xí)過(guò)前面的串聯(lián)機(jī)器人組成機(jī)構(gòu)之后你會(huì)發(fā)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)器人的組成機(jī)構(gòu)與串聯(lián)機(jī)構(gòu)有千絲萬(wàn)縷的關(guān)系。并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的分支機(jī)構(gòu)并聯(lián)而組成的。而組成并聯(lián)機(jī)構(gòu)的分支機(jī)構(gòu)主要是單開(kāi)鏈（SOC）機(jī)構(gòu)即二副桿串聯(lián)機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動(dòng)副有轉(zhuǎn)動(dòng)副、螺旋副、移動(dòng)副、球面副以及萬(wàn)向鉸鏈等。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，并聯(lián)機(jī)器人的并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的串聯(lián)機(jī)器人的串聯(lián)機(jī)構(gòu)組成。運(yùn)動(dòng)副是

21、確定兩個(gè)構(gòu)件相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系的重要因素。若兩相鄰構(gòu)件之間在空間機(jī)構(gòu)有一個(gè)公共軸線Sj,并且允許兩個(gè)構(gòu)件沿著軸線Sj或繞著軸線Sj作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則構(gòu)成一個(gè)運(yùn)動(dòng)副。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)副的類型豐富,東南大學(xué)楊延力、金瓊提出來(lái)廣義運(yùn)動(dòng)副的概念。理論上,廣義運(yùn)動(dòng)副在代替其他運(yùn)動(dòng)副時(shí)必須滿足非期望運(yùn)動(dòng)輸出為常量,實(shí)際運(yùn)用時(shí)可允許某一非期望運(yùn)動(dòng)輸出為非獨(dú)立的變量,如表3所示。(1P45)組成并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副及機(jī)構(gòu)圖說(shuō)明轉(zhuǎn)動(dòng)副，通常以字母R表示，具有1個(gè)相對(duì)自由度(f=1)移動(dòng)副，通常以字母R表示，具有1個(gè)相對(duì)自由度(f=1)基本運(yùn)動(dòng)副萬(wàn)向鉸副，通常以字母T表示，也稱卡丹鉸（Cardan）或虎克鉸（Hook），完全等效于軸線

22、相交的2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，具有2個(gè)相對(duì)自由度（f=2）螺旋副，通常以字母H表示，用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線，具有1個(gè)相對(duì)自由度（f=1）球面副，通常以字母S表示，球面副允許兩構(gòu)件之間具有3個(gè)獨(dú)立的、以球面為中心的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，具有3個(gè)相對(duì)自由度（f=3）廣義運(yùn)動(dòng)副例如Sarrus機(jī)構(gòu)可作廣義移動(dòng)副，非期望運(yùn)動(dòng)輸出為常量并聯(lián)機(jī)器人由多條運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)成的機(jī)械結(jié)構(gòu)使得并聯(lián)機(jī)器人具有優(yōu)越的功能作用，從根本上決定了并聯(lián)機(jī)器人的性能。但由于多鏈運(yùn)動(dòng)也因此限制了并聯(lián)機(jī)器人的工作空間大小。因此在設(shè)計(jì)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的同時(shí)需要綜合考慮并聯(lián)機(jī)構(gòu)各項(xiàng)性能指標(biāo)以獲得更好的工作狀態(tài)。5.2.2并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制對(duì)6-DOF并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制的重

23、點(diǎn)是軌跡跟蹤控制，軌跡跟蹤要符合機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能,正向和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用就是軌跡設(shè)計(jì)并聯(lián)（1）機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃對(duì)機(jī)器人的軌跡跟蹤進(jìn)行合理控制是運(yùn)動(dòng)控制的基礎(chǔ)。本文采用滑模跟蹤器對(duì)機(jī)器人的移動(dòng)軌跡問(wèn)題做了細(xì)致分析,其結(jié)果對(duì)非限制理想情況下的機(jī)器人不適用。針對(duì)模擬的正交神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將其在運(yùn)動(dòng)控制器的-些參數(shù)做了自適應(yīng)的調(diào)整,使超調(diào)量變小，然而對(duì)動(dòng)力學(xué)特性沒(méi)做考慮；指出一種魯棒自適應(yīng)控制策略，該方法將動(dòng)力學(xué)模型的不確定性及外在干擾作了考慮；提出在極坐標(biāo)系下的機(jī)器人滑?？刂疲沟芽栕鴺?biāo)軸下的限制減少，軌跡規(guī)劃是通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解，依照設(shè)定的計(jì)劃，對(duì)設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行運(yùn)算。2用蛍扎運(yùn)訥町

24、輸人慮卅戟，轉(zhuǎn)山屮杯litfUj功咀哎培申仙帆圖5.11運(yùn)動(dòng)規(guī)劃框圖由設(shè)定的軌跡實(shí)時(shí)計(jì)算并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置移動(dòng)，產(chǎn)生移動(dòng)軌跡。軌跡生成的基本內(nèi)容包括3個(gè)方面:首先，依照設(shè)定的工作計(jì)劃，對(duì)移動(dòng)軌跡進(jìn)行闡述;然后，依照給定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，在PC機(jī)內(nèi)部輸入軌跡:最后，用軌跡規(guī)劃框圖對(duì)內(nèi)部軌跡進(jìn)行闡述，如圖5.11所示。因此，假如運(yùn)動(dòng)平臺(tái)依照旋轉(zhuǎn)上升軌跡運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)時(shí)間是T。那么在并聯(lián)機(jī)器人移動(dòng)行程中，并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中心點(diǎn)位置(x,y,z)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律關(guān)于e的函數(shù)表示為:t=Q.4«r=04*5111-=04+0.03*tf(5一8)451(0</sT)按照上式的計(jì)劃，獲得預(yù)先假定的中間點(diǎn)的移

25、動(dòng)軌跡，軌跡如圖5.12所示；04'24'2圖5.11上平臺(tái)中心點(diǎn)軌跡6-D0F并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺(tái)按圖5.11所示的軌跡運(yùn)動(dòng)，從起點(diǎn)開(kāi)始到接下來(lái)的點(diǎn)的數(shù)值為x+Ax,y+Ay,z+Az，相應(yīng)的轉(zhuǎn)角為a+Aa,B+AB，丫+人丫。已經(jīng)知道中心點(diǎn)的起點(diǎn)坐標(biāo)(x,y,z,a,B,y)以及終點(diǎn)坐標(biāo)000000(x,y,z,a,B,y),運(yùn)動(dòng)中心點(diǎn)沿x、y、z方向移動(dòng)的距離如式：PPPPPP-(5-9)p畀心=再-匕衛(wèi)化蘭巳一壬轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角如示：(5-10)定義M二max(M,M,M)若MHO則取71237AyE婦A匸仇-兒)山=億_亠”山氣aap-(511)、Y=(匚-人)"婦若M=

26、0則取M二max(M,M,M),此時(shí)若M0說(shuō)明中有轉(zhuǎn)動(dòng)而沒(méi)有平動(dòng)，則784568H0Aj-0Ar=0(5-12)若M=0,則說(shuō)明原地不動(dòng)。8因此，每給定一點(diǎn)x+Ax,y+Ay,z+z及相應(yīng)轉(zhuǎn)角a+Aa,B+AB,Y+Y就可得出相應(yīng)的6個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的伸縮量L,L,.,LO126已知各運(yùn)動(dòng)鏈長(zhǎng)度及上平臺(tái)各鉸點(diǎn)坐標(biāo)，再加上x(chóng),y,z三個(gè)方向的速度V,v,v和角速度w,w,w,就可得出控制運(yùn)動(dòng)鏈的速度V,v,.v.xyzxyz126并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用PVT(位置p、速度v、時(shí)間t)模式來(lái)描述，PVT描述方式直接定義各數(shù)據(jù)點(diǎn)的“位置(p)、速度(v)、時(shí)間(t)”，其位置、速度和時(shí)間滿足如下函數(shù)關(guān)系:心

27、-：、-芒(5-13)3<i|'H-J+c旳(5-14)若給出兩個(gè)相鄰點(diǎn)“位置(P)、速度(v)、時(shí)間(t)”的參數(shù)，可以得到方程組：atj+i/f+cf.+(/=p|3*rf|'+2古彳+G=曲血F+占£；-I柑，+卅=p、(5-153at；4-ZbK+C=V.對(duì)方程組(5-15)做求解，能夠求出a.b、c、d.兩相鄰的數(shù)據(jù)點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)控制，對(duì)位置用三次多項(xiàng)式進(jìn)行插值，對(duì)速度用二次多項(xiàng)式進(jìn)行插值。那么在確定所需參數(shù)量“位置(P)、速度(v)、時(shí)間(t)”后，就可以確定下與之相對(duì)應(yīng)的移動(dòng)規(guī)律，由此就可以確定下相鄰2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的移動(dòng)規(guī)律。假設(shè)有如下4個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，采用PV

28、T方式進(jìn)行描述，如表4所示。時(shí)何cms)(pulse>連度cpiilsrms>L000002000SOOC10100D4000200000表4數(shù)據(jù)點(diǎn)的PVT描述因?yàn)镻1的時(shí)間是1000ms,所以調(diào)用GT_PvtStart以后，再延長(zhǎng)1000ms啟動(dòng)。執(zhí)行采用循環(huán)方式，到P4以后再轉(zhuǎn)回P1,速度變化曲線如圖5.12所示。|】?jī)?)IflOG2000dOOfl5000fiQOfl7W*000圖5.12速度變化曲線設(shè)定6-DOF并聯(lián)平臺(tái)的移動(dòng)軌跡計(jì)劃，將預(yù)設(shè)軌跡離散化成符合條件的多個(gè)期望位姿點(diǎn)，通過(guò)反向求解獲得推動(dòng)桿的期望軌跡，確保6-DOF并聯(lián)平臺(tái)按照設(shè)定軌跡平穩(wěn)移動(dòng)。（2）并聯(lián)機(jī)器人

29、動(dòng)力學(xué)模型6-DOF并聯(lián)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)簡(jiǎn)圖如圖5.13所示，B-xyz為固定在下平臺(tái)的坐標(biāo)軸，原點(diǎn)B為下平臺(tái)中心，A-xyz為上平臺(tái)坐標(biāo)軸，中心點(diǎn)A為上平臺(tái)幾何中心，開(kāi)始點(diǎn)位的兩個(gè)坐標(biāo)軸是平行的。對(duì)6-D0F并聯(lián)平臺(tái)的動(dòng)態(tài)性能描述為:(5-16)式中，qR代表關(guān)節(jié)角的位移量，M(q)Rxn代表并咲機(jī)枸的慣性矩降，C(q,q)E代表離心力和哥氏力，G(q)R代表重力項(xiàng)，D(q)R代表摩擦力，TE代表控制的力矩，wR代表各式昊差以及干猶。機(jī)器人動(dòng)力學(xué)具有如下特性:M(q)-2C(q,q是斜対稱矩降；慣性矩降M是対稱的正定矩降，有正數(shù)b,b符合不等式；12(3)存在一個(gè)參數(shù)向量，使M(q),C(q,q),

30、G(q)，D(q)滿足線性關(guān)系:(5-18)m必+啊+軻)卜附)=館何何)卩式中，(q,q,Z,n)Rixn代表并聯(lián)機(jī)構(gòu)的廣乂坐標(biāo)及所有階導(dǎo)數(shù)的函數(shù)矩陣，F(xiàn)E代表并聯(lián)機(jī)構(gòu)未知的定常參數(shù)向量。qwE代表期望關(guān)節(jié)角A的位置移動(dòng)，q代表具有一階導(dǎo)數(shù)與二階導(dǎo)數(shù)。A誤差和擾動(dòng)w的范數(shù)滿足：(這部分的知識(shí)對(duì)我來(lái)說(shuō)有點(diǎn)難，所以后面的內(nèi)容先檢查再做取舍)(5-19)訓(xùn)壬和十也制式中.仆占.占為正常範(fàn)."如為付胃謨帛并作期辭識(shí)常叮一也為還鷹快型s.3M>OF井聯(lián)M器人動(dòng)態(tài)特性SteWirt井聯(lián)機(jī)溝口服電譏單個(gè)城迪的模型衣八吶:處則泓巧_£(4!j刀飆少(5-12)“呼一1心*2戌&qu

31、ot;別)式中.坷代表甸駐缸煉積的彈性址.心代表泄薦索數(shù)的鼠和.川代表伺離肛的柞用畫(huà)釈耳低寰樣壓輸恰的總體報(bào)的釗仃換軌吒代倉(cāng)訊尼比卩與畑船匚作狀況箜化.叫我軌熾農(nóng)干擾力”它肚集中件雅型關(guān)節(jié)上辭j.F-巴柘(+-一Lg賦F.pa,-w討4可得到荷化鰲孑模年Z)宀嚴(yán)疽丈屮對(duì)+(!)將如t碼成就分力甩形式為t*4竹%+兔*二&%R_F設(shè)期軌撿出為出.會(huì)片)則擺差號(hào)料為：八呻F於=耳*©斗4弔耳-臥"+F(5-L殆輔助揑制：W=”T珂山+%片一瑪將式寫(xiě)成以下懈式:飛二-仆*鬲=卞檔(5-ts)叮(1巧“用*創(chuàng)-生珈+(2-叫用zM式®$的狀恚憑斎蚣】作為訓(xùn)別;上以

32、醐保對(duì)誤阜的跟蹤逐漸收敘対零"機(jī)肆人揮開(kāi)始搏動(dòng)臥血皿的垠星暮變化較大.嚴(yán)戛®壞離統(tǒng)的購(gòu)址性"岡時(shí).井聯(lián)平臺(tái)單紅伺服礙純的參數(shù)非定性及壞境擾動(dòng)悅嚴(yán)庶筋響控制策略的研?fl対此何團(tuán)町蝕僧棒門(mén)込應(yīng)PD控捌際町以扳好地解曲卜界帶來(lái)的擾咖9勸常除理化的壽數(shù)師帶來(lái)時(shí)不利彰響.宛咸克穩(wěn)的運(yùn)臥軋4并聰機(jī)越人運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定控制設(shè)磴運(yùn)動(dòng)半臺(tái)中心點(diǎn)的移動(dòng)路甩麺過(guò)反向求解得到&亍桿件的伸長(zhǎng)試，將$牛桿秤的神長(zhǎng)畫(huà)傳送到&個(gè)拒制SLftM»l£Mttlfi電如，何MH電肛轉(zhuǎn)劭6卜樸件的伸縮.迪覲所要求的卄訓(xùn)從而宴現(xiàn)上平舍推熾忖標(biāo)軌罐克誡繪功JF呱機(jī)溝畀制托統(tǒng)的方

33、(01*15-5所*I+M.何I：；«L1XUI峠啊asi井展籽L料曹JM蝶蜒力-楽從胡七學(xué)角咗喬.幷賦機(jī)構(gòu)兄亍檢劇毘確的移變用眾嗾trjurifrr.強(qiáng)耦合.變負(fù)按、變?yōu)閿?shù)的特性【吩叭所tu*控制1何舸Jt為墮婁朱大昌蓉依館魅剖事2f7：刊；B百心心i'L心蠱越#底"1模型備讒和負(fù)載擾動(dòng)對(duì)6-RPS熨丼聯(lián)機(jī)樹(shù)的影響.起欖糊種昶網(wǎng)絡(luò)的餓礎(chǔ)I-.&J設(shè)一神挫制方法町以囪準(zhǔn)佛暄的跟蹤機(jī)88人軌逝網(wǎng)*趙家費(fèi)等苛對(duì)S-DOF機(jī)構(gòu)研ft丹阪抻權(quán)押制器.運(yùn)用莎雜普謂夫分折聚蛭移動(dòng)的稻定性.攝用M町命ttHSr其有效性I叫魯開(kāi)講射M川吐機(jī)構(gòu)存郵t擾勒的情畛瞬楚性的叢咄匕提

34、出并聯(lián)機(jī)構(gòu)白適應(yīng)控制.亢成了井聯(lián)機(jī)構(gòu)融畀種運(yùn)動(dòng)購(gòu)具背權(quán)高的林進(jìn)刪議槽定性【叫杜敬利倂I時(shí)懇歡腿動(dòng)井聯(lián)機(jī)器人設(shè)蠟出非踐性PD控制釦便挖制器的丹頂體木警數(shù)與動(dòng)力學(xué)緊密迪帖frfir起這樣控制斛的豔敬可銀前集統(tǒng)的蘋(píng)功進(jìn)抒包動(dòng)tej£7,LPD控制在減乍棊軌諛丈的同時(shí)也他系統(tǒng)增jttTtli-1.'.禮控制系紡向車執(zhí)定的方曲變化PD控制機(jī)枸有較大的默認(rèn)輸出tt.Wiim構(gòu)平他供給太大的如初iML即使加大pd控制網(wǎng)也很雄提島系絨的性能.為此車庫(kù)提:叮：憐向適應(yīng)PD旳制算法.町有效免矗逑大的輸曲力矩初始蹲此擅制方案顯山外儲(chǔ)控制器打卄抵忡PD反憐用刨髀阿H塊ill成.葉對(duì)6-DOF井聯(lián)機(jī)鷲

35、人伺服系城心準(zhǔn)的參竝擾別扣復(fù)雜尸擾HJB.將伸棒門(mén)適陶FD于（5-DOF4聯(lián)機(jī)皆，便并X機(jī)恂對(duì)扌數(shù)的菲定常性*1外郴帝廉的擾動(dòng)具怖很蝦的魯棒槌定性.MlPl>J：liiJPD控制囂構(gòu)誨簡(jiǎn)易*具有較小的運(yùn)9S.在非常大的蜜數(shù)范隣內(nèi)都訶以超碰.ffm這種控制摘打施統(tǒng)控制中恨常肛dpd朋側(cè)作用廠控制序域加1圈蘿6所示.闍久OPD捽制顏址世圈（22）對(duì)辰斷決示的系址，時(shí)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)忽略厚擦力皿及擾時(shí)典數(shù)學(xué)棋型為4/(7)g+r<7，r/)7+<*W卩對(duì)式卜16)來(lái)用如卜悴制蛾附I=/)&+"(5-17a)*M如MM""工)X*GQ(V肌)北=卸-

36、&#熱卜3(5-17c)(?=-rEr(X，(5-18)1<中x-H；+sa='；人幾Xe©g人/>g%aa.G=g-A*;g；=0-A#応，&為任慮對(duì)稱IE定幣占(f=l.23)她Jifl#坤1奮«(5J7b)代入代I®射系統(tǒng)的閉環(huán)方和;Afr+Ci=r(/,T/y>-k-ke+tjRJI屮=01R縉F<XMMIM如)®-Ar)+CXgX一加)卜嗆打若控制*(517)(5-18)?«足持續(xù)激媯茨件：TJ丁（門(mén)門(mén)/）砒TJ則&fJiilWttMtt收斂到¥.H|Jlim<=

37、flI4-*址明選潮如HLyapunov4k（5-2I）閉壞系城"料時(shí)時(shí)何求水用代A(5U7>.(5-18>f!|y中“Hl'*心水令土”0；選樣適為的ktA1&為*紅町材"o則仃-fru廠壯£X"cLjuJWUmXOtWlinw0.系統(tǒng)況來(lái)漸進(jìn)收斂.豪r-*«設(shè)p(/0,/)='r(/)K(/w.則力少仏詢"22滬(/)只5門(mén)門(mén)“訶訂滬(/)/"(/“(/)"(523)由閉環(huán)動(dòng)力學(xué)方K(5-19).W：r(Z應(yīng)MMzC卄屮U7-R(5*24)取2fo+w代入式(523>得

38、hilltfr(/01ii)尸(人人-ii)(/0ir)-o(5-25)送用持續(xù)激勵(lì)條件(5-20).對(duì)得偏總達(dá)漸收斂為埠.UPInn0.證畢.5.4.2伸梅門(mén)適應(yīng)挖制針對(duì)何服機(jī)構(gòu)仔在«S®«涇和外界II定性從I素策劃魯棒自適應(yīng)控制第略，確保系統(tǒng)燼體的件特槍定性。(5-26)対小通逍的何服系統(tǒng)采用基FMI#的自適風(fēng)控制飲略*/?-曲一a-4p；)巧-2屛斗錠中0一(|-q*心屯-(2仙-3).r,-(2-at)x3A>0為堆益系數(shù)“1®統(tǒng)參數(shù),%不確宦時(shí),對(duì)系統(tǒng)方程(5-13)設(shè)計(jì)控制關(guān)(5-27)«=vVb:*Ax心:-A+g+a-4斥

39、帆2p；q1*A和參數(shù)自適應(yīng)律(5-28)i=Ar>lVr-+2.V3-Xj)A=*Xp式中.a-aa+九*-(埼-«-3)-(2-gP、；-丄卜：+和；*4叮陽(yáng)鳳*。7妙£2旳;訃-£«>0fA.>0代我丿川權(quán)樂(lè)數(shù)“則q>對(duì)/融憊緒山的了>0和初始狀態(tài)q二0閉環(huán)系統(tǒng)都仃如卜尺系式:Kd't悴為外池?cái)_旳；叭H符存紂I（/妙呦應(yīng)5Z&世斶1個(gè)J；那且當(dāng)扌"M，fjhniT（/）=OB!-*iiE明t毎爻卩*1:構(gòu)造儲(chǔ)能函敷0K、G3)取二陽(yáng)p產(chǎn)1jv中川円劃n權(quán)仏K式£弼】）為曠心"

40、;；*；口制朕心4#1）|卅+(曠0輕'(°+%】$%")*；+<2-哄十(2叫盡+V+(r+A斗+(1-4#禺+2p；坷將式（5-27）代人血紂嚴(yán)鎖才+目；51）|忒啊甘*崩-圳場(chǎng)|*（曠g妙r®+斗卜嚴(yán)；十叫耳+曲；色£吃+醴帕x+Q-倔朋十2沖;）斷咱岡出<H削型L爭(zhēng)拗佔(zhàn)腳訓(xùn)計(jì)（W煩盟朗+HJtaIfH<M1專耳*!永詼菽舉卅福腳驟幡躋p=ax莎i序脫初山拿腳耕SM詡耶卷甲旅0以“沁-如卑-<(U-V)；rf"-“他韓Io=3戸鼻F秋c61-£】#傭9臨畢躲浙陪制書(shū)誼切關(guān)0地刪恫坯觥於規(guī)用>

41、|-刃”另刃"術(shù)（££-£）H+t_'1*(擔(dān)十亠占葉g-X+論«-；“+f*0+IIIKi-V+甲十X)?M陽(yáng)nDm他好舊耶?dāng)X胖TxcX+-）+X-%十F%-十-Di-Xt+b-*Yj（>+k+約_XX號(hào)切空十（哲切冷些趴'執(zhí)o_0）（%_;*T+-臥X”盂+tIMo-V*+約+rllMo-y+卑+AO-"帆蚣”缸邏卜）+&計(jì)ftMriifi應(yīng)pc控制器如hi57所示,n；pD揑制帶略尊礎(chǔ)I，引人辟樺I追同擰制迦略鼻會(huì)咸捧自進(jìn)應(yīng)PD控解那+PD獨(dú)制.fltKtJKUtt控制簡(jiǎn)航方便萍樽控Mttifl除仔

42、能的參數(shù)擾動(dòng)和外部園菜的擾便6-DOF并賺機(jī)器人fifiiLfj史0的輸出怦能詡拽制方案的憂妁在于喂養(yǎng)初始值較大時(shí).甜關(guān)犍作川的赴PD控制運(yùn)川FD桂巾山訶以免雌杞始階段仃太大的力Mit'Pi(m小偎燧時(shí).的主導(dǎo)作用的廉»楝口適撿控制Bh進(jìn)而確保機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能&好.釆用卩D控虬刃*JI入仰HI血師仲町禍臂成件祎門(mén)適網(wǎng):PD揑制策略并將英周川到QDOF井聯(lián)機(jī)曙人報(bào)蜒.獨(dú)制系線參藪設(shè)覽，期即軌跡為.vr=Mn(jn).單紅的擾力"400沁1(2利)+22002Bill無(wú)阻尼頻羅氣(120"對(duì)Mrff"Wl/dkt=0.2-03式(S17)為絡(luò)自

43、適應(yīng)控制器式(5U8)為參散和適竝徘，控制冷散分別収：A=3Ot=450=4M0>fl,=85i(T&二0*p.Q698.p,-0.71.p01.t'0025iy-0.1采川Matlab軟件對(duì)6-DOFT£的臥個(gè)迪逍何服機(jī)構(gòu)愷仿真硏兄其Sunulnik控制1；程序如國(guó)53所心仿貝站果如闈3.4國(guó)511MMwgMmwwat卑®協(xié)崗加Qis紳卩：工諒冷和刃w站訂和”|【侖即時(shí)矗尿杪卅巧？TW巾蘇鼎劉沽他呵腳珊0刀5融涇加6百H9MtetfWiftlWiB«Od胡3?冒*Ht¥IVS圏耶8HB葛耶同即逆毗陽(yáng)GdSWLHIUJ管勒01

44、63;闌衍刪陽(yáng)尬則佛8朝MKfCH圧融6£Sto苛刊變化關(guān)銭與跟痣位置變化曲線閘隔枚丈%吋間后期巣位直曲綾打跟蹤位汽曲線漸進(jìn)擬乩位匱曲線變化基木保持亠致；山圖"1可収看出.在Z吋同.誤羞范開(kāi)在0,0Sr范閑較大.抽時(shí)何后.KH-他置與跟蹤位置誤益趨近于零.5.11可以看乩魯樟自適應(yīng)PD捋制憂于傳統(tǒng)的PD控制-且具有良軒的軌跡躍蹤能力對(duì)外界Titfj'fe好的抑制效累.運(yùn)動(dòng)過(guò)程連線平穩(wěn).眞菱牧飲性較好.餐4：采用魯棒fl適應(yīng)PD掠制策略+(i6-DOF并聯(lián)機(jī)髀人進(jìn)行控制.有效解決并朕機(jī)構(gòu)甸臓系統(tǒng)存匪的外界干擾和鞋數(shù)擾動(dòng)的問(wèn)JBU確保系統(tǒng)探躥偏整的箭進(jìn)收斂性便金間荷偎蹤芒J社迄ILfitfi制乘統(tǒng)具備根好的件將咆足也仿真*8果說(shuō)明魯棒自適應(yīng)PD控刪糜略優(yōu)于轉(zhuǎn)統(tǒng)的PD控劇時(shí)卜DOF并聯(lián)機(jī)器人的控制韭育效可行的*5.3經(jīng)典應(yīng)用案例5.3.1串聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用案例1. 問(wèn)題的描述應(yīng)用于工業(yè)的智能機(jī)器人主要有兩大類型，分別是串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人，而串聯(lián)機(jī)器人是應(yīng)用最廣泛的機(jī)器人，有分