[发明专利]一种机械臂运动控制方法

说明书

技术领域

本发明属于运动控制技术领域，适用于机械臂运动控制方法。 

背景技术

目前，国内机械臂行业发展迅速，控制器的种类繁多。然而，对于多自由度水平多关节机械臂，由于机器人存在惯性力、关节耦合、重力负载变化等特性，使其控制系统是一个非线性、强耦合、多变量、相对复杂的控制系统，难以对其建立精确的模型，这给机器人的控制带来了很大的困难。出于实现和经济上的考虑，目前大多数商业机器人的控制系统设计方法，仍然是把机器人的每个关节当作一个简单的伺服机构来处理的，这种控制方法虽然历经发展，已经可以使机器人的运动达到很高的精确定位精度，但是还是存在着很多缺点。 

发明内容

为了克服现有的机械臂传统控制系统的控制精度较低、缺乏灵活性、只适用于一些线性、时不变环境的不足，本发明提供了一种控制精度较高、灵活性良好、适用于非线性和时变场合的机械臂运动控制方法。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下： 

一种机械臂运动控制方法，所述方法包括以下步骤： 

（1）根据机械臂实际参数，建立完整对应的n个连杆的变换转移矩阵并由此进一步计算出各连杆的线速度和角速度； 

（2）计算连杆质心，得出惯性张量，并由此计算出机械臂的总动能和总势能，对总动能与总势能之差关于机械臂广义坐标q求取偏导， 得到驱动力矢量τ与的关系，所述对应为各关节速度，并以此建立数学模型； 

（3）对应每一时刻的点，使用变增益迭代控制算法迭代计算设定次数，获取每个时间点与期望位姿q_d的误差，并与当前位姿q(0)相减获得初始误差以驱动力矢量τ为系统输入，然后由变增益迭代控制算法公式uk+1(t)=uk(t)+Kd1(k+1)e.k+1(t)+Kd2(t)e.k(t)]]>迭代计算设定次数，获得每一时刻点所需要给出的驱动力矢量τ为多少来控制机械臂走到期望位姿。 

本发明使用一种可变增益的迭代学习算法的机械臂控制系统，在先验知识很少的情况下，对期望工作轨迹迭代，逐渐消除误差，并最终实现对期望轨迹(包括位置、速度、加速度的期望轨迹)的跟踪。且方法计算过程简单，易于实现，使得整个控制过程的快速完成。 

本发明的有益效果主要表现在：操作方便、精度较高,实现了对机械臂控制的快速响应和完全跟踪。本系统不仅具有独立控制能力，可以通过示教盒单独对机械臂进行运动控制和规划，而且还可以通过与PC机通信协作实现对机械臂更精确地在线控制。 

附图说明

图1为运动控制系统的结构图。 

图2为变增益迭代控制算法的实现流程图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。 

参照图1和图2，一种机械臂运动控制方法，所述方法包括以下步骤： 

（1）根据机械臂实际参数，建立完整对应的n个连杆的变换转移矩阵并由此进一步计算出各连杆的线速度和角速度；