[发明专利]一种并联机器人的滑模控制方法及系统

说明书

本发明公开一种并联机器人的滑模控制方法及系统，本发明首先构建并联机器人的动力学模型；其次确定期望运动轨迹；然后采用滑模控制算法，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；最后获取运动学模型；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”，可见本发明基于动力学的控制策略，提高定位控制精度。

技术领域

本发明涉及轨迹跟踪控制技术领域，特别是涉及一种并联机器人的滑模控制方法及系统。

背景技术

高速Delta并联机器人以其独特的并联结构，实现了运动速度快、定位精确、工作效率高且成本低等优点，被广泛应用于医药分装、食品包装和电子产品等工业自动化生产或包装流水线的快速分拣、抓取和装配中。目前国内Delta并联机器人在各方面性能低于国外机器人，比如目前国内Delta并联机器人还存在一些关键技术不完善、控制器性能不好落后于国外技术等情况。

并联机器人是一个多变量、结构复杂、多参数耦合、多自由度的非线性系统，其控制策略较为复杂，因此针对性的研究其控制策略、控制方法，对提高我国并联机器人产业竞争力，促进高速并联机器人理论的发展，实现并联机器人产业化等方面，都具有重要的意义。目前常用的控制方法有PID控制、计算力矩控制等。但上述控制方法没有对Delta并联机器人的动力学进行考虑，因此惯性和重力效应直接影响定位控制精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种并联机器人的滑模控制方法及系统，基于动力学的控制策略，提高定位控制精度。

为实现上述目的，本发明提供了一种并联机器人的滑模控制方法，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”。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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；