一种控制机械手运动的方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种控制机械手运动的方法，通过加入鲁棒算法的滑模控制器将跟踪信号加载到机械手的跟踪信号，并对机械手的运动速度和位置误差进行调整，在进一步通过自适应算法进行反馈处理，自动调整机械手运动参数和边界条件，使得机械手的运动轨迹在极短的时间内和理想运动轨迹重合，且不会出现运动轨迹突然抖震的情况，提高了机械手控制系统的稳定性，有利于对机械手运动过程更好的控制，提高了机械手进行作业时的准确度和完成作业的能力，本发明专利技术还提供一种控制机械手运动的装置及系统，具有上述有益效果。

A method, device and system for controlling the motion of a manipulator

The invention discloses a method for controlling the movement of the manipulator, by adding sliding mode controller robust algorithm will track the signal tracking signal is applied to the manipulator, and the position and velocity error of the manipulator is adjusted further by adaptive feedback processing algorithm, automatically adjust the manipulator motion parameters and boundary conditions, the the trajectory of the manipulator in a very short period of time and the ideal trajectory coincide, and trajectory does not appear suddenly trembling, improves the stability of the robot control system, is conducive to the control of the manipulator motion process better, improve the manipulator operation accuracy and the ability to complete the work, the the invention also provides a device and a system for controlling the movement of the manipulator, has the beneficial effect.

【技术实现步骤摘要】
一种控制机械手运动的方法、装置及系统
本专利技术涉及机械手控制
，特别是涉及一种控制机械手运动的方法、装置及系统。
技术介绍
随着智能化技术越来越普及人们的生活，各类机器人的研究也一直是智能化技术关注的重点之一，机械人的应用也越来越广泛。机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。在机械手的运动研究中，机械手的运动的灵活度以及手控制的状态一直是比较关键的问题，这直接影响到机械手在作业过程中的准确度和完成作业的能力。目前，在机械手控制运动的过程中，机械手经常会出现突然的振动以及运动轨迹突然的跳动，这都是由于对机械手控制不稳定造成的，如何稳定的控制机械手的运动时目前亟待解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种控制机械手运动的方法，解决了机械手控制系统不稳定的问题，提高了机械手完成作业任务的能力和准确度。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种控制机械手运动的方法，包括：接收输入的机械手的跟踪信号；通过加入鲁棒算法的滑模控制器将所述跟踪信号加载到所述机械手，并对所述机械手进行速度和位置误差的调整；通过加入自适应算法的反馈处理，自动调整所述机械手运动的参数和边界条件，使得所述机械手的运动轨迹达到预设条件；输出所述机械手的运动轨迹。其中，所述通过加入有鲁棒算法的滑模控制器将所述跟踪信号加载到所述机械手，并对机械手进行速度和位置误差的调整包括：加入鲁棒算法的所述滑模控制器对所述机械手的控制率为其中，在未加入鲁棒算法之前，所述机械手的二自由度运动学方程为：-Wsgn(s)为鲁棒项，qr为中间变量，q表示所述机械手运动位移，表示所述机械手速度，表示所述机械手加速度，s表示所述机械手运动的平面，D(q)表示惯量矩阵，代表离心力和哥氏力，而G(q)表示重力项，τ＝[τ1τ2]T表示输入的驱动力矩向量，分别是D(q)、G(q)的估计值。其中，所述通过加入自适应算法的反馈处理，自动调整机械手运动的参数和边界条件包括：在加入鲁棒算法的基础上加入自适应算法，对所述机械手的控制率为其中-KEs为自适应项。其中，所述输出所述机械手的运动轨迹包括：所述机械手在所述跟踪信号所在的平面上运动，且机械手运动所在平面的滑模函数为其中，为q的跟踪误差值，Λ＝diag(λ1,λ2)为常数项，λi＞0，i＝1,2。其中，在输出所述机械手的运动轨迹之后还包括：对所述机械手的运动轨迹进行检测，判断所述机械手的运动轨迹是否与理想的运动轨迹重合。本专利技术还提供了一种控制机械手运动的装置，包括：接收信号模块，用于接收输入的机械手的跟踪信号；鲁棒算法模块，用于通过加入有鲁棒算法的滑模控制器将所述跟踪信号加载到所述机械手，并对机械手进行速度和位置误差的调整；自适应算法模块，用于通过加入自适应算法的反馈处理，自动调整机械手运动的参数和边界条件，使得所述机械手的运动轨迹达到预设条件；输出模块，用于输出所述机械手的运动轨迹。其中，所述鲁棒算法模块用于加入鲁棒算法的滑模控制器对所述机械手的控制率为其中，在未加入鲁棒算法之前，机械手的二自由度运动学方程为：-Wsgn(s)为鲁棒项，qr表示中间变量，q表示所述机械手运动位移，表示所述机械手速度，表示所述机械手加速度，s表示所述机械手运动的平面，D(q)表示惯量矩阵，代表离心力和哥氏力，而G(q)表示重力项，τ＝[τ1τ2]T表示输入的驱动力矩向量，分别是D(q)、G(q)的估计值。其中，所述自适应算法模块用于在加入鲁棒算法的基础上加入自适应算法，对所述机械手的控制率为其中-KEs为自适应项。其中，还包括检测模块，用于在输出所述机械手的运动轨迹之后，对所述机械手的运动轨迹进行检测，判断所述机械手的运动轨迹是否与理想的运动轨迹重合。本专利技术还提供了一种控制机械手运动的系统，包括：滑模控制器和机械手；其中，所述滑模控制器和所述机械手相连接，用于接收输入的机械手的跟踪信号；通过加入有鲁棒算法的滑模控制器将所述跟踪信号加载到所述机械手，并对所述机械手进行速度和位置误差的调整；通过加入自适应算法的反馈处理，自动调整所述机械手运动的参数和边界条件，使得所述机械手的运动轨迹达到预设条件；输出所述机械手的运动轨迹。本专利技术所提供的控制机械手运动的方法，通过在机械手的滑模控制器中加入鲁棒算法用以控制机械手突然发生抖动的状况，并且同时采用自适应算法，对跟踪信号进行反馈处理，并自动调整机械手的运动参数和边界条件，从而实现机械手良好的速度和位置的跟踪效果，且两种跟踪控制算法结合能够使得系统控制机械手的运动轨迹快速收敛，最终使得机械手的运动轨迹和理想运动轨迹重合，以满足实际作业过程中的需要，提高了机械手在进行作业时效率和准确度，进而提高了机械手的作业能力，有利于机械手应用的推广。本专利技术还提供了一种控制机械手运动的装置和系统，具有上述有益效果。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的控制机械手运动一种具体实施方式的流程图；图2为本专利技术控制机械手运动的一种具体实施例方式的示意图；图3为本专利技术检测机械手运动的速度跟踪图；图4为本专利技术检测机械手运动的位置跟踪图；图5为本专利技术实施例提供的控制机械手运动的装置的结构框图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供的控制机械手运动一种具体实施方式的流程图如图1所示，该方法可以包括：步骤S101：接收输入的机械手的跟踪信号。跟踪信号是根据机械手需要运动跟踪的轨迹或者要完成的作业而设定的，如果机械手控制状态良好，则机械手的运动轨迹能够和跟踪信号设定的轨迹完全重合。步骤S102：通过加入鲁棒算法的滑模控制器将所述跟踪信号加载到所述机械手，并对所述机械手进行速度和位置误差的调整。加入鲁棒算法，可以使滑模算法趋于稳定，控制系统抖震。步骤S103：通过加入自适应算法的反馈处理，自动调整所述机械手运动的参数和边界条件，使得所述机械手的运动轨迹达到预设条件。加入自适应算法，可以根据机械手运动学方程特点，自动调整机械手运动参数和边界条件，使机械手的运动轨迹能够更快速的和理想运动轨迹重合。需要说明的是，机械手的运动轨迹达到预设条件，是指在误差允许范围内，机械手的运动轨迹和理想运动轨迹重合。步骤S104：输出所述机械手的运动轨迹。结合上述实施例，参考图2，图2为本专利技术控制机械手运动的一种具体实施方式示意图。对于上述实施例在一种具体应用场景中，如图2所示，跟踪信号从输入端输入后，通过加入鲁棒算法的控制器加载到机械手，并对机械手运动轨迹加以控制，防止机械手运动过程中发生抖震，同时通过自适应算法进行反馈调节，最终控制机械手的运动轨迹达到预设条件，从输出端输出。基于上述实施例，本专利技术中另一具体实施例中，可以对所述通过加入有鲁棒算法的滑模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制机械手运动的方法，其特征在于，包括：接收输入的机械手的跟踪信号；通过加入鲁棒算法的滑模控制器将所述跟踪信号加载到所述机械手，并对所述机械手进行速度和位置误差的调整；通过加入自适应算法的反馈处理，自动调整所述机械手运动的参数和边界条件，使得所述机械手的运动轨迹达到预设条件；输出所述机械手的运动轨迹。

【技术特征摘要】
1.一种控制机械手运动的方法，其特征在于，包括：接收输入的机械手的跟踪信号；通过加入鲁棒算法的滑模控制器将所述跟踪信号加载到所述机械手，并对所述机械手进行速度和位置误差的调整；通过加入自适应算法的反馈处理，自动调整所述机械手运动的参数和边界条件，使得所述机械手的运动轨迹达到预设条件；输出所述机械手的运动轨迹。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过加入有鲁棒算法的滑模控制器将所述跟踪信号加载到所述机械手，并对所述机械手进行速度和位置误差的调整包括：加入鲁棒算法的所述滑模控制器对所述机械手的控制率为其中，在未加入鲁棒算法之前，所述机械手的二自由度运动学方程为：-Wsgn(s)为鲁棒项，qr为中间变量，q为所述机械手的运动位移，为所述机械手的速度，为所述机械手的加速度，s为所述机械手运动的平面，D(q)为惯量矩阵，为离心力和哥氏力，G(q)为重力项，τ＝[τ1τ2]T为输入的驱动力矩向量，分别为D(q)、G(q)的估计值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过加入自适应算法的反馈处理，自动调整所述机械手运动的参数和边界条件包括：在加入鲁棒算法的基础上加入自适应算法，对所述机械手的控制率为其中，-KEs为自适应项。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述输出所述机械手的运动轨迹包括：所述机械手在所述跟踪信号所在的平面上运动，且机械手运动所在平面的滑模函数为其中，为q的跟踪误差值，Λ＝diag(λ1,λ2)为常数项，λi＞0，i＝1,2。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，在输出所述机械手的运动轨迹之后还包括：对所述机械手的运动轨迹进行检测，判断所述机械手的运动轨迹是否与理想的运动轨迹重合。6.一种控制机械手运动的装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐训，朱燕飞，林巧梅，谢型浪，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44