一种架空线路检修机器人机械臂的力位混合控制方法技术

本申请公开了一种架空线路检修机器人机械臂的力位混合控制方法，该控制方法是完全独立于系统的动力学建模，并能先验地确定不确定性的界限。实际使用时，滑模控制器将机械臂在曲面上执行操作的动力学模型分解为力、位置和冗余关节子空间；在滑模控制器设计中，分别用TSK模糊系统和自适应PI控制器逼近滑模控制方法的理想部分和鲁棒部分；根据Lyapunov第二稳定性定理中的自适应规则，在线调整控制器的参数。与传统力位混合控制方法相比，本申请的力位混合控制方法不依赖于机器人模型，只需要少量关于机器人与环境的机械和几何特性信息。

【技术实现步骤摘要】
一种架空线路检修机器人机械臂的力位混合控制方法
本申请涉及电气设备
，尤其涉及一种架空线路检修机器人机械臂的力位混合控制方法。
技术介绍
高压架空输电线路的运行状况直接影响着电力系统的配送状况，对电力系统的安全稳定运行起着关键作用，因此，需要对高压架空输电线路的运行情况进行定期巡检。目前，高压架空输电线路的巡检方式已由人工巡检向特种机器人巡检转化，利用架空线路检修机器人对高压输电线路进行巡检，以提升输电线路运行的安全性。架空线路检修机器人在执行任务中，需要同时调节机械臂末端执行器对操作对象的接触力和末端执行器的位置，这种类型的控制问题即为机械臂的力位混合控制问题。目前，架空线路检修机器人机械臂的力位混合控制一般采用对不确定性和参数变化具有鲁棒性的机械臂力控制方法。但是，这种力位混合控制方法依赖于完整或部分的系统动力学知识，即利用动力学的结构，将数学模型分解成一个回归矩阵和一些未知参数的向量机。当建立的数学模型较为复杂时，向量机内未知参数的辨识将变得较为困难，导致系统架空线路检修机器人机械臂的控制性下降，进而影响架空线路检修本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种架空线路检修机器人机械臂的力位混合控制方法，其特征在于，包括：/n建立机械臂动力学模型，并进行动力学分解，得到机械臂运动的分解动力学方程；/n利用分解动力学方程，设计滑模控制器；/n采用TSK模糊系统和自适应PI控制器分别逼近滑模控制器的理想部分和鲁棒部分；/n根据Lyapunov第二稳定性定理中的自适应规则，在线调整滑模控制器的参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种架空线路检修机器人机械臂的力位混合控制方法，其特征在于，包括：
建立机械臂动力学模型，并进行动力学分解，得到机械臂运动的分解动力学方程；
利用分解动力学方程，设计滑模控制器；
采用TSK模糊系统和自适应PI控制器分别逼近滑模控制器的理想部分和鲁棒部分；
根据Lyapunov第二稳定性定理中的自适应规则，在线调整滑模控制器的参数。


2.根据权利要求1所述的架空线路检修机器人机械臂的力位混合控制方法，其特征在于，建立机械臂动力学模型，并进行动力学分解，得到机械臂运动的分解动力学方程，包括，
建立机械臂动力学模型，机械臂运动学方程为：



式中，q为关节位移矢量，M(q)表示机器人的惯性矩阵，表示科里奥利矩阵和向心力相关项的一致性，G(q)为一个包含与重力效应相对应项的矢量，τ表示作用于关节的输入力矩的矢量，为末端执行器和环境之间的相互作用力，J为联系关节速度矢量和任务空间速度矢量的雅可比矩阵：



式中，为末端执行器的位置和方向向量；
设环境为无摩擦的可变形平面，与环境变形成比例：



式中，为环境刚度矩阵，xe表示静止环境上的点；
将刚度矩阵分解为：



将操纵动力学分解为三个正交子空间，即力、位置、冗余关节子空间，引入以下元素：
I＝J+J+J-,I＝K+K+K-，
其中，
将关节速度矢量和任务空间速度矢量分解为：






利用的末端效应器的姿势向量的二阶导数为：



利用和机械手关节位移矢量的二阶导数得到：



取的导数，得到导数函数为：



利用关节空间和任务空间的分解向量，得到机械臂运动的分解动力学方程：





3.根据权利要求2所述的架空线路检修机器人机械臂的力位混...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣海，郑欣，郭新良，蔡晓斌，沈锋，杨迎春，焦宗寒，许宏伟，周静波，虞鸿江，陈国坤，代克顺，何运华，孔旭晖，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53