[发明专利]一种视觉伺服机械臂系统的自适应死区逆模型发生装置

权利要求书

1.一种视觉伺服机械臂系统的自适应死区逆模型发生装置，包括有视觉伺服控制器(1)、视觉模块(2)、运动控制模块(3)、驱动模块(4)、六自由度机械臂(5)、力矩反馈模块(6)、速度(7)与位置采集模块(8)、和检测模块(9)组成；视觉伺服控制器(1)由计算机控制单元(15)、控制信号发生单元(11)、自适应死区逆模型发生装置(12)、自适应相机标定装置(13)，通信单元(14)组成；其特征在于，视觉伺服控制器(1)接收图像处理单元(23)得到的实际图像轨迹和期望的图像轨迹形成的误差信号、由位置采集模块(7)采集的位置信号、由速度采集模块(8)采集的速度信号、由力矩反馈模块(6)采集的力矩信号，通过计算机运算控制单元(15)运算，由伺服视觉控制器(1)与视觉模块(2)之间的通信单元(14)(21)进行信息交换通过自适应相机标定装置(13)在线标定相机，由自适应死区逆模型发生装置(12)构建死区逆并作用于控制信号，由控制信号发生单元(11)给控制模块(3)发送控制信号；运动控制模块(3)调制PWM波于驱动模块(4)驱动电机传动机械臂(5)运动；由检测模块(9)检测驱动模块(4)中的电机电流、速度和位置信息，并反馈与运动控制模块(3)实现闭环控制；视觉模块(2)采集机械臂(5)末端特征点的图像坐标并反馈于控制器(1)的输入，形成带死区非线性约束的视觉伺服控制系统的闭环控制。

2.根据权利要求1所述的自适应死区逆模型发生装置(12)，其特征在于，装置包含自适应模块(121)、死区逆模型模块(122)、运算控制模块(123)；自适应模块(121)包含自适应律存储器(1211)、死区参数调整值存储器(1212)、死区参数初始值存储值(1213)；死区逆模型模块(122)包含参数存储值(1221)、功率放大器(1222)、压电驱动(1223)、阀值电路(1224)、发生电路(1225)；运算控制模块(123)包含运算存储器(1231)(1234)、积分模块(1232)、乘除运算模块(1233)、加减运算模块(1234)。

3.根据权利要求1所述的自适应死区逆模型发生装置(12)，其特征在于死区逆模型模块(122)的参数存储器(1221)接受由通信单元(14)、运算存储器(1231)传输的数据，得到死区逆模型的预估参数向量进而调控功率放大电路(1222)施加于验电驱动(1223)的电压值，阀值电路(1224)利用电压信号给发生电路(1225)进行开关控制，最后发生电路将死区逆模型模块(122)产生的用于消除死区非线性影响的控制信号发送到控制信号发生单元(11)中；同时死区参数调整值存储器(1212)与参数存储器(1221)进行相机预估参数以及死区信息交换。

4.根据权利要求1所述的自适应死区逆模型发生装置(12)，其特征在于自适应模块(121)中的自适应律存储器(1211)存储了自适应律的编程代码，用数学形式可以表达为：

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其中为死区逆模型的预估参数向量的导数，为正定对称矩阵，为死区结构参数预估值，为关节速度误差，为与视觉系统相关的域参考角速度，为角速度；前述的参数为由参数存储器(1221)通过死区参数调整值存储器(1212)传递到自适应律存储器(1211)中；在系统运行初期，由死区参数初始值存储器(1213)将初始信息传递到运算存储器(1234)中；在系统运行后，由自适应律存储器(1211)和死区参数调整值存储器(1212)将要进行计算的数据传递到运算存储器(1234)中。