一种基于导纳和非奇异快速终端滑模控制的机械臂系统联合控制方法技术方案

本发明专利技术的目的在于克服空中运动载体机械臂现有技术的缺点和不足，提出一种基于导纳和非奇异快速终端滑模的机械臂系统联合控制方法。该方法参考在传统机械臂控制上常用的柔顺控制，选用导纳控制作为外环控制方式。根据外部力的大小调节抓取目标的期望位置，避免因过度施力导致较强的反作用力。然后，通过内环的非奇异快速终端滑模控制方法去提高机械臂的响应速度和稳定性，同时，采用这种控制方法也能抑制外环导纳可能导致的饱和问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无人机结合机械臂，特别涉及一种基于导纳和非奇异快速终端滑模的机械臂系统联合控制方法。

技术介绍

1、近年来，随着工业制造业水平和控制理论的不断发展，原本只能固定飞行的无人机，如今已经蜕变成能自主感知环境的智能飞行器。这些无人机不仅能够垂直起降、空中悬停，还可以灵活穿梭在复杂的三维空间，在测绘勘探、边境巡逻、灾害救援和现代农业等领域大显身手。不过目前大多数无人机还停留在信息采集、航拍监测等“非接触式”作业层面。

2、因此，空中运动载体机械臂这类融合了无人机与机械臂的新型机器人系统，由于其优良的机动性和操作的灵活性得到了无人机领域的广泛关注。然而，由于其系统的高耦合和非线性，在软硬件设计与控制方面面临许多难题。首先，在系统建模过程中，需要考虑如何将空中运动载体和机械臂系统解耦以便后续设计控制方法。其次，机械臂作为整个作业系统的核心部分，其对应的控制设计需要考虑两个关键问题。第一个问题是在与外界交互时，机械爪与物体碰撞产生的外部力和机械臂作业时给内部带来的反作用力，都会给系统带来较大的震荡和扰动。第二个问题是如何提高机械臂的响应速度和稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于导纳和非奇异快速终端滑模的机械臂系统联合控制方法，用于空中运动载体机械臂控制；该方法使用了基于内外环的控制架构，结合了导纳控制器和非奇异快速终端滑模控制器作为联合控制策略，以保证系统在抓取过程中能够准确响应并克服扰动；操作员通过地面站或遥控设备将飞行平台遥控到目标位置，并确保飞行器保持悬停状态；在此过程中，飞行平台控制器会根据飞行器的实时姿态，调整俯仰角、偏航角和横滚角，确保飞行平台姿态稳定，并为后续的机械臂抓取动作提供稳定的平台；飞行平台悬停并保持稳定后，控制系统开始调整机械臂末端执行器(机械爪)的姿态，确保机械爪对准目标物体；在末端执行器移动过程中，安装在第二个连杆与机械...

【技术特征摘要】

1.一种基于导纳和非奇异快速终端滑模的机械臂系统联合控制方法，用于空中运动载体机械臂控制；该方法使用了基于内外环的控制架构，结合了导纳控制器和非奇异快速终端滑模控制器作为联合控制策略，以保证系统在抓取过程中能够准确响应并克服扰动；操作员通过地面站或遥控设备将飞行平台遥控到目标位置，并确保飞行器保持悬停状态；在此过程中，飞行平台控制器会根据飞行器的实时姿态，调整俯仰角、偏航角和横滚角，确保飞行平台姿态稳定，并为后续的机械臂抓取动作提供稳定的平台；飞行平台悬停并保持稳定后，控制系统开始调整机械臂末端执行器(机械爪)的姿态，确保机械爪对准目标物体；在末端执行器移动过程中，安装在第二个连杆与机械爪连接处的力传感器实时采集外部力信号；这些信号被传输到控制系统，经过滤波后进行处理，以保证信号的准确性；外环导纳控制器的作用是根据力传感器获取的外部力信号，调整机械爪的期望位置；当机械爪接触到目标物体时，外部力会发生变化，这些变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓微，付晞焙，涂斌斌，齐晓轩，高悦桐，郭云乾，王起钢，
申请(专利权)人：沈阳大学，
类型：发明
国别省市：