基于滑膜自适应的多关节液压机械臂伺服控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了基于滑膜自适应的多关节液压机械臂伺服控制方法及系统，涉及液压装备伺服控制技术领域，根据机械臂当前位姿和接收的指令信息，生成工作空间内的机械臂末端运动轨迹，并求解各关节的期望角位移、角速度和角加速度；获取机械臂当前位姿下各关节的实际角位移，计算当前位姿下各关节的实际角速度；根据期望角位移、角速度、角加速度和实际角位移、角速度、角加速度，结合机械臂动力学模型，计算各关节驱动力；基于期望角位移、实际角位移和各关节驱动力，构建滑模面，更新自适应率，对机械臂进行滑膜自适应控制；本发明专利技术对具有位置的多轴液压执行机构进行精确位置控制，实现多轴之间复杂运动规律的协调控制。间复杂运动规律的协调控制。间复杂运动规律的协调控制。

【技术实现步骤摘要】
基于滑膜自适应的多关节液压机械臂伺服控制方法及系统


[0001]本专利技术属于液压装备伺服控制
，尤其涉及基于滑膜自适应的多关节液压机械臂伺服控制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着电子技术、计算机技术、自动控制技术和精密加工技术的快速发展，电机驱动工业机器人从伺服电机、多轴控制器、减速器、传感器到系统集成等各方面的研发和生产技术已非常成熟，达到大批量生产和装机应用水平，在自动化焊接、搬运、上下料、装配、打磨、喷涂等工业生产场景中得到广泛应用，工业机器人的装机量已成为衡量一个国家工业自动化水平的重要标志。
[0004]虽然电机驱动工业机器人技术成熟、运动精度高且成本低，在工业生产中得到大批量应用，但因其功率/自重比小，电气元件多难以进行防水、防爆、防尘和抗电磁干扰等高等级防护，无法应用于电网高空作业、核辐射环境设备维护与废料处理、海洋水下设备安装与勘探作业、煤矿井下喷涂与物料抓取等恶劣作业环境。与电机驱动工业机器人相比，液压机械臂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于滑膜自适应的多关节液压机械臂伺服控制方法，其特征在于，包括：根据机械臂当前位姿和接收的指令信息，生成工作空间内的机械臂末端运动轨迹，并求解各关节的期望角位移、角速度和角加速度；获取机械臂当前位姿下各关节的实际角位移，计算当前位姿下各关节的实际角速度；根据各关节的期望角位移、角速度、角加速度和当前位姿下各关节的实际角位移、角速度，结合机械臂动力学模型，计算控制所需的各关节驱动力；基于各关节的期望角位移、实际角位移和各关节驱动力，构建滑模面，根据控制所需的各关节驱动力和液压缸长度变化率，更新自适应率，对机械臂进行滑膜自适应控制。2.如权利要求1所述的基于滑膜自适应的多关节液压机械臂伺服控制方法，其特征在于，利用预置的点到点、圆弧、电子齿轮或多项式轨迹规划程序，生成工作空间内的机械臂末端运动轨迹。3.如权利要求2所述的基于滑膜自适应的多关节液压机械臂伺服控制方法，其特征在于，所述求解各关节的期望角位移、角速度和角加速度，具体为：根据机械臂运动学模型，将工作空间内的机械臂末端运动轨迹映射到关节空间内机械臂各关节角位移曲线；在关节空间内机械臂各关节角位移曲线中，利用五次多项式插值的轨迹规划方法进行平滑处理后，计算各关节的期望角位移、角速度和角加速度。4.如权利要求1所述的基于滑膜自适应的多关节液压机械臂伺服控制方法，其特征在于，所述计算当前位姿下各关节的实际角速度，具体为：使用三阶积分链式微分器计算各关节的实际角速度。5.如权利要求1所述的基于滑膜自适应的多关节液压机械臂伺服控制方法，其特征在于，所述计算控制所需的各关节驱动力，具体为：根据期望角加速度和机械臂当前位姿，得到关节扭矩，结合液压缸输出力与关节扭矩的映射关系，计算各关节驱动力，包括直线液压缸的输出力和摆动液压缸的输出力矩。6.如权利要求1所述的基于滑膜自适应的多关节液压机械臂伺服控制方法，其特征在于，所述滑膜自适应控制，首先基于各关节的期望角位移、实际角位移，计算各关节的角位移误差，得到滑膜面；然后根据控制所需的各关节驱动力和液压缸长度变化率，更新液压缸模型的自适应率，得到伺服控制信号，控制机械臂的运动。7.如权利要求1所述的基于滑膜自适应的多关节液压机械臂伺服控制方法，其特征在于，所述滑膜面，具体为：s＝e＝q
d
‑
q其中，q
d
表示期望的关节角位移，q表示当前的关节角位移，e＝q
d
‑
q表示关节的角位移误差；所述自适应...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣学文，昝帅，谢爱珍，张国腾，陈腾，张作元，李贻斌，雒瑞民，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：