兩自由度迭代學(xué)習(xí)控制用于工業(yè)機器人靈活性補償

兩自由度迭代學(xué)習(xí)控制用于工業(yè)機器人靈活性補償

大多數(shù)工業(yè)機器人使用無負(fù)載側(cè)誤差測量的齒輪電機傳動,齒輪減速器會造成傳動誤差和振動，降低機械手的靈活性，限制了機器人在很多方面的應(yīng)用。本文提出了一個精確有效的迭代學(xué)習(xí)控制方案（ILC）來補償工業(yè)機器人機械手的關(guān)節(jié)靈活性，引入二自由度ILC方法，伺服靈活性補償更有效。

對于工業(yè)機器人伺服系統(tǒng)，除了消除負(fù)載側(cè)跟蹤誤差，也要消除電機側(cè)跟蹤誤差，電機側(cè)跟蹤誤差將導(dǎo)致控制器的不良反饋，影響基本伺服性能。一種普遍的消除兩者跟蹤誤差的方法是電動機側(cè)和負(fù)載側(cè)使用雙級學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，分別是扭矩學(xué)習(xí)行為和電機參考學(xué)習(xí)行為。但是，因為重型工業(yè)伺服系統(tǒng)的復(fù)雜動力學(xué)，電機幾乎沒有扭矩學(xué)習(xí)行為。由于機器人可以被認(rèn)為是非線性多剛體系統(tǒng)的組合和線性質(zhì)量彈簧阻尼鏈，因此引入一個具有兩自由度的雙級ILC方案，包括一個轉(zhuǎn)矩ILC和一個振動ILC，在每次學(xué)習(xí)迭代中引用雙級ILC，學(xué)習(xí)控制器將學(xué)習(xí)矩陣作用于軌跡跟蹤誤差和誤差的變化，得到學(xué)習(xí)控制量，每次軌跡跟蹤控制后，學(xué)習(xí)控制量都更新。系統(tǒng)的不確定性和變化使用牛頓-歐拉法進行評估，基本前饋轉(zhuǎn)矩通過高斯過程回歸（GPR）的扭矩學(xué)習(xí)控制計算得到，GPR學(xué)習(xí)控制對高頻加速度誤差和振動的影響不敏感。振動傳感器直接測量末端執(zhí)行器運動振動。PSD攝像機的敏感探測器用于測量安裝在機器人上的紅外線標(biāo)記的位置，三軸慣性測量單元（IMU）用于測量末端執(zhí)行器加速度和角速度。傳感器融合使用運動卡爾曼濾波器（KKF），組合來自PSD攝像機和慣性測量單元的綜合測量效果。通過直接測量末端執(zhí)行器的運動和使用雙級ILC控制方案，可以消除電機側(cè)和負(fù)載側(cè)的跟蹤錯誤，實現(xiàn)機器人的靈活性補償。

Cong Wang et al.2016 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA)Stockholm, Sweden,May 16-21,2016

編譯：羅蘭