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面向六關節機器人的位置域控制

崔旭東 鄧少豐 王平江

崔旭東, 鄧少豐, 王平江. 面向六關節機器人的位置域控制[J]. 工程科學學報, 2022, 44(2): 244-253. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.07.002
引用本文: 崔旭東, 鄧少豐, 王平江. 面向六關節機器人的位置域控制[J]. 工程科學學報, 2022, 44(2): 244-253. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.07.002
CUI Xu-dong, DENG Shao-feng, WANG Ping-jiang. Position domain control technology for six-joint robots[J]. Chinese Journal of Engineering, 2022, 44(2): 244-253. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.07.002
Citation: CUI Xu-dong, DENG Shao-feng, WANG Ping-jiang. Position domain control technology for six-joint robots[J]. Chinese Journal of Engineering, 2022, 44(2): 244-253. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.07.002

面向六關節機器人的位置域控制

doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.07.002
基金項目: 國家科技重大(04)專項“核工業專用零部件制造裝備換腦工程” 資助項目(2017ZX04011006-005);國家科技重大(04)專項“高檔數控系統關鍵共性技術創新能力平臺(二期)” 資助項目(2015ZX04005007)
詳細信息
    通訊作者:

    E-mail:pj_wang@hust.edu.cn

  • 中圖分類號: TP242.2

Position domain control technology for six-joint robots

More Information
  • 摘要: 多軸聯動下的串聯多關節工業機器人在空間軌跡運動時,在時間上保證各關節軸單獨具有良好的跟蹤性能,而由于機械電氣的遲滯效應,并不能完全保證理想的輪廓軌跡,這說明各個伺服軸的運動在幾何空間中的同步非常重要。針對運動指令與實際位置之間的遲滯所帶來的機器人末端輪廓精度不高的問題,本文結合工業機器人現有的運動學和動力學以及傳統的PID控制理論,研究了六關節機器人位置域控制算法。將機器人空間輪廓軌跡的控制,通過采用主?從運動關系實時建立的方法,將時域中的各個伺服關節的同步控制方法,變換到位置域的各個伺服關節的主?從跟隨的控制方法,在實現位置域的同步控制的同時,引入基于位置域的PD控制,減少了主?從跟隨控制的跟隨誤差,從而整體提高機器人末端的輪廓運動精度。該方法在Linux CNC(Computerized Numerical Control)數控系統上,以某公司HSR-JR605機器人為對象進行了實驗,證明采用位置域控制方法對六關節機器人空間運動軌跡精度的提高有積極作用。

     

  • 圖  1  位置域PD控制原理框圖

    Figure  1.  Schematic of PD control in the position domain

    圖  2  基于LinuxCNC系統的位置域PD控制系統總體方案

    Figure  2.  Overall scheme of the PD control system based on the LinuxCNC system in position domain

    圖  3  位置域PD控制算法模塊結構圖

    Figure  3.  Module structure of the PD control algorithm in position domain

    圖  4  終端命令窗口

    Figure  4.  Terminal command window

    圖  5  進給速率為30000 mm·min?1時不同控制下末端的平面圓形跟蹤軌跡對比圖。(a)三維圖;(b)x?y平面投影;(c)x?z平面投影;(d)y?z平面投影

    Figure  5.  Comparison of the planar circular tracking trajectories at the ends under different controls when the feed rate is 30000 mm·min?1: (a) three-dimensional figure; (b) x?y plane projection; (c) x?z plane projection; (d) y?z plane projection

    圖  8  進給速率為10000 mm·min?1時不同控制下末端的平面矩形跟蹤軌跡對比圖。(a)三維圖;(b)x?y平面投影;(c)x?z平面投影;(d)y?z平面投影

    Figure  8.  Comparison of the planar rectangular tracking tracks at ends under different controls at a feed rate of 10000 mm·min?1: (a) three-dimensional figure; (b) x?y plane projection; (c) x?z plane projection; (d) y?z plane projection

    圖  6  進給速率為15000 mm·min?1時不同控制下末端的平面圓形跟蹤軌跡對比圖。(a)三維圖;(b)x?y平面投影;(c)x?z平面投影;(d)y?z平面投影

    Figure  6.  Comparison of the planar circular tracking trajectories at ends under different controls when the feed rate is 15000 mm·min?1: (a) three-dimensional figure; (b) xy plane projection; (c) x–z plane projection; (d) yz plane projection

    圖  7  進給速率為15000 mm·min?1時不同控制下末端的平面矩形跟蹤軌跡對比圖。(a)三維圖;(b)x?y平面投影;(c)x?z平面投影;(d)y?z平面投影

    Figure  7.  Comparison of the planar rectangular tracking tracks at ends under different controls at a feed rate of 15000 mm·min?1: (a) three-dimensional figure; (b) x?y plane projection; (c) x?z plane projection; (d) y?z plane projection

    表  1  PID參數表

    Table  1.   PID parameters

    The shaft no.Parameter PParameter IParameter D
    J10.3106.2
    J20.3805.7
    J30.4504.95
    J40.5303.71
    J50.7803.12
    J60.9301.86
    下載: 導出CSV
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    www.77susu.com
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    高美原, 秦現生, 白晶, 等. 基于ROS和LinuxCNC的工業機器人控制系統開發. 機械制造, 2015, 53(10):21 doi: 10.3969/j.issn.1000-4998.2015.10.005
  • 加載中
圖(8) / 表(1)
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出版歷程
  • 收稿日期:  2020-08-07
  • 網絡出版日期:  2020-11-24
  • 刊出日期:  2022-02-15

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