[发明专利]一种位置环交叉耦合机器人轮廓控制方法

说明书

本发明公开了一种位置环交叉耦合机器人轮廓控制方法，包括：获取工作空间期望位置xsubgt;d/subgt;、ysubgt;d/subgt;，对其进行运动学逆解运算，输出关节空间期望位置θsubgt;1d/subgt;、θsubgt;2d/subgt;；将其与关节空间实际位置θsubgt;1a/subgt;、θsubgt;2a/subgt;进行差值运算后，输出关节空间x轴跟踪误差Esubgt;1/subgt;、关节空间y轴跟踪误差Esubgt;2/subgt;；x轴关节空间跟踪误差Esubgt;1/subgt;、y轴关节空间跟踪误差Esubgt;2/subgt;经过PD控制器运算后驱动电机运行；同时，根据x轴关节空间跟踪误差Esubgt;1/subgt;、y轴关节空间跟踪误差Esubgt;2/subgt;计算轮廓误差εsubgt;c/subgt;，轮廓误差εsubgt;c/subgt;通过轮廓控制器运算后，结合对应增益补偿至工作空间的位置环。通过轮廓误差对机器人的工作空间位置进行实时补偿，能减小轮廓误差，提高控制效果，进而保证机器人系统的跟踪精度。

技术领域

本发明属于机器人控制方法技术领域，涉及一种位置环交叉耦合机器人轮廓控制方法。

背景技术

伴随机器人控制技术的迅猛发展和机器人功能的日益完善，越来越多的机器人被广泛应用在诸如打磨、喷涂等加工制造领域，不仅如此，对机器人运动控制精度的要求亦是越来越高。在此情况下，机器人系统控制器的设计除了要考虑原有位置跟踪误差以外，还必须要把轮廓误差作为衡量系统的一个重要性能指标，这就决定了在控制器设计中必须要考虑轮廓误差的大小。然而传统的轮廓控制方法一般适用于正交结构系统或者数控机床系统，而对于工业机器人系统轮廓控制方法的研究则是非常稀少，加之系统运动关系的非线性性，进一步限制了传统的交叉耦合控制的直接应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种位置环交叉耦合机器人轮廓控制方法，解决了现有技术中存在的传统的交叉耦合控制无法应用于工业机器人系统的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种位置环交叉耦合机器人轮廓控制方法，包括以下步骤：

步骤1、获取工作空间期望位置x_d、y_d，对工作空间期望位置x_d、y_d进行运动学逆解运算，输出关节空间期望位置θ_1d、θ_2d；

步骤2、将关节空间期望位置θ_1d、θ_2d与关节空间实际位置θ_1a、θ_2a进行差值运算后，输出关节空间x轴跟踪误差E₁、关节空间y轴跟踪误差E₂；

步骤3、x轴关节空间跟踪误差E₁、y轴关节空间跟踪误差E₂经过PD控制器运算后，驱动电机运行，同时，根据x轴关节空间跟踪误差E₁、y轴关节空间跟踪误差E₂计算分别轮廓误差ε_c，轮廓误差ε_c通过轮廓控制器运算后，结合对应增益补偿至工作空间的位置环。

本发明的特点还在于：

轮廓误差ε_c的计算方法为：

将x轴关节空间跟踪误差E₁、y轴关节空间跟踪误差进行运动学正解运算，输出工作空间实际位置x_a、y_a；

将工作空间实际位置x_a、y_a与工作空间期望位置x_d、y_d作差得到x轴跟踪误差E_x、y轴跟踪误差E_y；