农业机械学报

作者：张青云，赵新华，刘凉，戴腾达

单位：天津理工大学,天津理工大学,天津理工大学,天津理工大学,

关键词：刚柔耦合; 空间闭链机器人; PD控制; 振动抑制; 轨迹跟踪

基金：国家重点研发计划项目（2017YFB1303502）、天津市重点研发计划科技支撑重点项目(20YFZCGX01050)、天津市教委科研计划项目(2017KJ259)、天津市应用基础与前沿技术研究计划重点项目（17JCYBJC18300、18JCYBJC87900）和天津理工大学教学基金项目(ZD20)

针对含多变量高维度空间刚柔耦合闭链机器人的轨迹跟踪和振动抑制问题，提出了一种基于前馈补偿的PD控制方法。首先，采用有限元法对柔性空间构件进行离散，基于浮动坐标系描述柔性构件位移场矢量，并根据Lagrange方程建立考虑刚性末端执行器微小位移的刚柔耦合空间并联机器人动力学模型；然后，利用前馈控制对预先求出的含耦合效应的控制力矩进行补偿，提高刚柔耦合控制系统的响应速度及跟踪性能，同时通过PD控制律保证空间闭链机器人的轨迹精度，并对不同末端载荷作用下的轨迹跟踪精度进行分析；最后，与位置PID算法进行了比较。结果表明：与位置PID算法相比，基于控制算法作用下的刚性末端执行器轨迹精度得到提高，其中，X方向误差降低了89.7%，Y方向误差降低了4.3%，Z方向误差降低了12.9%，柔性空间构件产生的振动得到了有效 抑制。

来源：2021年第2期

《农业机械学报》期刊编辑部

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