[发明专利]基于线性反馈控制器的六自由度机械臂自适应检测方法

说明书

本发明公开了一种基于线性反馈控制器的六自由度机械臂自适应检测方法，通过高精度激光跟踪仪对待测试件进行空间位置坐标静态标定或者动态跟踪，获得高精度的空间位姿点，再通过将运动学和动力学结合的建模、仿真方法，在运动学过程中，通过给出的位姿点巧妙的逆解出关节角，在动力学中，通过设计线性反馈控制器，精确的进行路径跟踪闭环控制，使整个系统结合高精度激光跟踪仪和六自由度机械臂,实现对物体的精确定位和智能化自适应检测,更符合实际工业的需求。

技术领域

本发明属于智能化自适应检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于线性反馈控制器的六自由度机械臂自适应检测方法。

背景技术

随着机器人工业水平包括控制技术、制造技术、材料技术等的不断提高，机械臂已被广泛应用于各自动化领域，如航空航天等大型设备制造检测，食品加工，医疗手术等。虽然目前工业级机械臂的精度已经很高，但是为了适应更高准确度且更加智能化的去生产工作，就必须设计新的系统实现自适应智能化检测，并提高建模控制等各方面的精度。

目前，大部分对机械臂运动学与动力学的研究都是分开进行建模和仿真。在运动学中，都是通过繁琐的逆解方式求出相应关节角，生成期望轨迹，而在动力学中，给定期望角和初始角，通过控制算法进行轨迹跟踪。但实际过程中，给予机械臂的是点的位姿信息，分开建模进行实验不符合实际对于机械臂的需求，而更合理的方式是运动学结合动力学一起建立模型进行仿真。

激光跟踪仪在航空航天、汽车制造、电子工业、高能粒子加速器工程以及大尺寸计量等行业中，已有广泛应用，如检测试件的表面设计误差，跟踪试件的动态位置等。为了提高系统坐标的精确度以及实现自适应智能化，此发明中将其作为使用机械臂检测试件的第一步，即使用高精度的激光跟踪仪来标定物件的空间位置坐标，在避免人为测量引起误差的同时，实现智能化识别目标物件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于线性反馈控制器的六自由度机械臂自适应检测方法，将运动学和动力学进行结合建模、仿真，通过减少计算复杂度来实现六自由度机械臂的自适应智能检测。

为实现上述发明目的，本发明为一种基于线性反馈控制器的六自由度机械臂自适应检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、激光跟踪仪返回被测试样件的空间位姿初始点p_i和下一个位姿点p_w，其中，i＝1,N,2N,…,KN，K、N均为常数，w＝N，2N，…，(K+1)N；

(2)、利用插值法在初始点p_i和下一个位姿点p_w之间插入N-2个过渡位姿点p_j使运动轨迹平滑，其中，j＝CN+1,CN+2,…,CN+N-2，C为常数；

(3)、根据逆运动学代数法将初始点p_i和下一个过渡位姿点p_j的位姿信息按照一定的顺序反解成各个关节的期望关节角i'＝1,2,3,4,5,6，表示六自由度，并将期望关节角传输给控制器；

(4)、利用线性反馈控制器对期望关节角进行跟踪控制，并将控制力矩传输给六自由度机械臂动力学模型，由动力学模型输出机械臂实际转动关节角θ_i'；

(5)、判断期望关节角和实际转动关节角θ_i'之差的范数是否不大于阈值ε，如果则进入步骤(6)；否则将期望关节角和实际转动关节角θ_i'之差输入给线性反馈控制器，作为闭环反馈控制，直至满足时，再进入步骤(6)；