一种水果分拣并联机器人机构考虑耦合作用自适应滑模控制方法技术

本发明专利技术公开了一种水果分拣并联机器人机构考虑耦合作用自适应滑模控制方法。首先，针对水果分拣并联机器人机构，根据虚功原理建立关节空间动力学模型，通过对动力学模型中惯量矩阵进行耦合分析，提出一种考虑支路间耦合的并联机器人驱动关节等效惯量计算方法；其次，根据水果分拣并联机器人各支路数学模型设计一种滑模控制器；然后，设计一种在无需不确定性先验信息条件下能够快速适应并联机器人机构参数时变及外部干扰等不确定性变化、并同时有效抑制滑模控制切换增益过估计带来抖振的自适应律，最后，通过软件编程，实现水果分拣并联机器人机构考虑耦合作用自适应滑模控制。本发明专利技术实现了水果分拣并联机器人机构的运动学高性能控制。

【技术实现步骤摘要】
一种水果分拣并联机器人机构考虑耦合作用自适应滑模控制方法
本专利技术涉及农业并联机器人控制
，尤其涉及一种水果分拣并联机器人机构考虑耦合作用自适应滑模控制方法。
技术介绍
并联机构采用闭链结构，具有刚度大、精度高、承载能力强的性能优势。尤其适用于对抓取稳定性要求较高的水果分拣操作。然而并联机器人机构的运动学控制研究还存在一些难点，主要包括：并联机器人机构支路间的耦合问题；并联机器人系统中各支路电机模型参数存在时变及外部扰动等不确定性问题。“考虑链间耦合的高速并联机器人惯性参数预估方法”(赵庆，王攀峰，黄田，天津大学学报，2017年，第50卷，第8期，第868-876页)一文中针对一种高速并联机器人设计了一种考虑链间耦合的惯性参数预估方法。但文中PID控制在电机轴上惯量时变，并且实际控制中各支路电机存在外部扰动等不确定性的影响下，难以实现其高性能控制。“混联式汽车电泳涂装输送机构的时延估计自适应滑模控制”(高国琴，周辉辉，方志明，汽车工程，2018年，第40卷，第12期，第1405-1412页)一文中针对混联式汽车电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水果分拣并联机器人机构考虑耦合作用自适应滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)通过对水果分拣并联机器人机构进行运动学分析，求得水果分拣并联机器人机构位置逆解方程及雅可比矩阵；/n2)采用虚功原理建立水果分拣并联机器人机构关节空间动力学模型；/n3)基于步骤2)中水果分拣并联机器人机构关节空间动力学模型，研究一种考虑支路间耦合的驱动关节等效惯量计算方法，并折合为各电机等效负载惯量加以考虑；/n4)结合步骤3)中各电机等效负载惯量，求得水果分拣并联机器人机构单支路数学模型，并设计一种滑模控制器；/n5)通过步骤4)中得到的水果分拣并联机器人机构滑模控制切换增益，设计一种在无需不确定性...

【技术特征摘要】
1.水果分拣并联机器人机构考虑耦合作用自适应滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)通过对水果分拣并联机器人机构进行运动学分析，求得水果分拣并联机器人机构位置逆解方程及雅可比矩阵；
2)采用虚功原理建立水果分拣并联机器人机构关节空间动力学模型；
3)基于步骤2)中水果分拣并联机器人机构关节空间动力学模型，研究一种考虑支路间耦合的驱动关节等效惯量计算方法，并折合为各电机等效负载惯量加以考虑；
4)结合步骤3)中各电机等效负载惯量，求得水果分拣并联机器人机构单支路数学模型，并设计一种滑模控制器；
5)通过步骤4)中得到的水果分拣并联机器人机构滑模控制切换增益，设计一种在无需不确定性先验信息条件下能快速适应并联机器人机构参数时变及外部干扰等不确定性变化、并同时有效抑制滑模控制切换增益过估计带来抖振的自适应律；
6)基于步骤4)和步骤5)构成水果分拣并联机器人机构考虑耦合作用自适应滑模控制器；
7)通过软件编程，实现水果分拣并联机器人机构考虑耦合作用自适应滑模控制。


2.根据权利要求1所述的水果分拣并联机器人机构考虑耦合作用自适应滑模控制方法，其特征在于：所述步骤3)中，考虑支路间耦合的驱动关节等效惯量为：



式中，DDI为一种惯量矩阵对角占优特性指标(diagonallydominantindex，DDI)；tr(M)为惯量矩阵的迹；λi为惯量矩阵的特征值；
施加在电机轴上包含耦合惯量的等效负载惯量JDDI可表示为



式中，n为减速比。


3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国琴，王哲，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32