[发明专利]一种Delta并联机器人轨迹控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种Delta并联机器人轨迹控制方法，方法包括：获取Delta并联机器人上一时刻主动臂电机的控制电压与输出角度；设计线性扩张状态观测器；线性扩张状态观测器的输入为上一时刻主动臂电机的控制电压与输出角度，输出为当前时刻主动臂的计算角度和总扰动；根据目标角度和计算角度得到线性扩张状态观测器的线性控制率；根据总扰动和线性控制率得到当前时刻主动臂电机的控制电压；根据当前时刻主动臂电机的控制电压控制机器人主动臂的运动轨迹。本发明设计了线性扩张状态观测器，将线性自抗扰控制策略应用到Delta并联机器人动力学控制中，提高了Delta并联机器人轨迹跟踪时的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及机器人轨迹控制技术领域，特别是涉及一种Delta并联机器人轨迹控制方法及系统。

背景技术

并联机器人具有运动速度快、机械机构重量轻、柔性强等优点，与串联机器人互补。目前并联机器人尚未广泛应用在于其并联机构设计难、运动学求解难、轨迹规划复杂、轨迹跟踪不易控制等问题。

Delta并联机器人的三个关节相互耦合，控制对象具有非线性特性，其控制一直为研究的难点。控制策略的好坏，直接影响轨迹跟踪的质量，影响并联机器人的速速和精度。Delta并联机器人的控制可以分为两类控制，一类为运动学控制，忽略机器人的向心力、科氏力和各种扰动，直接通过轨迹规划给定的旋转角度，控制伺服电机旋转相应的角度。主要应用在控制要求较低的低速运行的并联机器人中。另一类为动力学控制，在高速运动下，如果忽略机器人向心力、科氏力和各种扰动，将造成机器人精度下降，机器关节抖振等问题，因此设计好动力学控制方法，对提高机器人系统的动态响应性，控制高速运动下的各种力及干扰，实现机器人高速运动下的控制精度有着重要的意义。

目前应用到并联机器人中的控制策略有PID控制、计算力矩控制和滑模变结构控制等。这些方法对控制对象的模型要求较高，且操作条件和运行环境是确定的。其中经典PID控制具有良好的鲁棒性和可靠性，并易于实现，在单输入、单输出应用场合占据着重要地位。但是Delta并联机器人输出三个关节相互耦合，控制为非线性特性，因此PID控制难以保证高精度、高速轨迹跟踪且鲁棒性较差。虽然也提出了一些改进方法，但是都过多地依赖模型，存在计算复杂，不易实现，不能满足高速并联机器人高精度、高速控制的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种Delta并联机器人轨迹控制方法及系统，以提高Delta并联机器人轨迹跟踪时的鲁棒性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种Delta并联机器人轨迹控制方法，包括：

获取Delta并联机器人上一时刻主动臂电机的控制电压与输出角度；

设计线性扩张状态观测器；所述线性扩张状态观测器的输入为所述上一时刻主动臂电机的控制电压与输出角度，输出为当前时刻主动臂的计算角度和总扰动；

根据目标角度和所述计算角度得到所述线性扩张状态观测器的线性控制率；

根据所述总扰动和所述线性控制率得到当前时刻主动臂电机的控制电压；

根据所述当前时刻主动臂电机的控制电压控制所述Delta并联机器人主动臂的运动轨迹。

可选地，所述线性扩张状态观测器为：