[发明专利]一种并联机器人的滑模控制方法及系统

权利要求书

1.一种并联机器人的滑模控制方法，其特征在于，所述滑模控制方法包括：

构建并联机器人的动力学模型；

确定期望运动轨迹；

采用滑模控制算法，根据所述期望运动轨迹和并联机器人末端执行点的实际位置和实际速度确定力矩；

根据所述力矩控制所述并联机器人的动力学模型，获得关节空间坐标；

获取运动学模型；

根据所述关节空间坐标和所述运动学模型，对所述并联机器人末端执行点的实际位置和实际速度进行更新，并返回步骤“采用滑模控制算法，根据所述期望运动轨迹和并联机器人末端执行点的实际位置和实际速度确定力矩”；

所述采用滑模控制算法，根据所述期望运动轨迹和并联机器人末端执行点的实际位置和实际速度确定力矩，具体包括：

根据所述期望运动轨迹确定并联机器人末端执行点的期望位置、期望速度和期望加速度；

根据所述位置和所述期望位置确定位置误差；

根据所述速度和所述期望速度确定速度误差；

根据所述位置误差、所述速度误差和所述期望加速度确定力矩；

所述力矩，具体公式为：

其中，并联机器人末端执行点的期望加速度，e＝p-p_ref，e为位置误差，p为并联机器人末端执行点的实际位置，p_ref为并联机器人末端执行点的期望位置，为速度误差，为并联机器人末端执行点的实际速度，并联机器人末端执行点的期望速度，M(p)＝mJ^-1+I_TJ，J为雅克比矩阵，m为并联机器人动平台的总质量，j为减速器的减速比，I_red为减速器的转动惯量，I_a为主动臂对其转轴的转动惯量，m_f为单条支链的从动臂的平行四边形结构中两个杆的总质量，r_f为主动臂杆长，C为一个对角阵，C＝diag(c₁,c₂,c₃)，且有c₁,c₂,c₃都是大于0的常数，r_e为从动臂的杆长，w_i为从动臂的单位矢量，为每一个主动臂对应的角度，θ_i为第i个主动臂的转角，为OXYZ坐标系中的z轴单位矢量，I₃为三阶单位矩阵，m_ar_a为主动臂对其转轴的质径积，m_fr_f/2为从动臂等效在主动驱动臂末端的质量相对转轴的质径积，g为重力加速度，n₁、n₂、n₃均为常数，为M(p)的导数，

2.根据权利要求1所述的滑模控制方法，其特征在于，所述构建并联机器人的动力学模型，具体为：

根据所述并联机器人的力和运动之间关系构建并联机器人的动力学模型。

3.根据权利要求1所述的滑模控制方法，其特征在于，所述确定期望运动轨迹，具体包括：

获取原始轨迹；

判断所述原始轨迹上位置点个数是否大于设定阈值，获得第一判断结果；如果所述第一判断结果表示大于设定阈值，则将所述原始轨迹作为期望运动轨迹；如果所述第一判断结果表示小于或等于设定阈值，则对所述原始轨迹的笛卡尔坐标系下的三个坐标轴分别独立进行三次多项式轨迹插补，获得所述期望运动轨迹。

4.根据权利要求3所述的滑模控制方法，其特征在于，所述对所述原始轨迹的笛卡尔坐标系下的三个坐标轴分别独立进行三次多项式轨迹插补，获得所述期望运动轨迹，具体包括：

从所述原始轨迹中获取四个连续的位置点；

根据所述四个连续的位置点确定三次多项式的系数；

从四个连续的位置点中任意选取两个相邻连续的位置点进行三项式插值，获得位置点；

判断插值后的位置点个数是否大于设定阈值，获得第二判断结果；如果所述第二判断结果表示大于设定阈值，则将插补后的所述原始轨迹作为期望运动轨迹；如果所述第二判断结果表示小于或等于设定阈值，采用窗口滑动，依次从所述原始轨迹中选取四个连续的位置点，并返回步骤“根据所述四个连续的位置点确定三次多项式的系数”。