不確定環(huán)境下機(jī)器人螺絲刀的緊固力矩控制

田康健 王冬青

摘要： 針對(duì)自動(dòng)螺釘螺紋深度與緊固扭矩之間的關(guān)系，本文提出了一種帶擾動(dòng)觀測(cè)器的伺服控制系統(tǒng)來(lái)估計(jì)螺絲的緊固扭矩，不使用扭矩傳感器來(lái)測(cè)量緊固扭矩。本方法由緊固產(chǎn)生的反作用力矩可以轉(zhuǎn)換成與控制器一起進(jìn)入的等效電壓。干擾觀測(cè)器可以估測(cè)螺絲驅(qū)動(dòng)器電機(jī)的狀態(tài)變量和螺釘緊固期間的緊固扭矩，螺旋驅(qū)動(dòng)器的角位移由狀態(tài)反饋控制器控制，該控制器利用估計(jì)的干擾和狀態(tài)產(chǎn)生反饋控制輸入，并補(bǔ)償反作用力矩。同時(shí)，為測(cè)試本文所提扭矩監(jiān)測(cè)方法的有效性，模擬原型螺釘緊固平臺(tái)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明，當(dāng)目標(biāo)接近螺絲刀系統(tǒng)測(cè)試估計(jì)干擾時(shí)，擾動(dòng)估計(jì)器可以快速響應(yīng)外部擾動(dòng)，精確控制旋轉(zhuǎn)刀頭的位移，并收斂到給定值，同時(shí)以非常短的響應(yīng)時(shí)間快速估算緊固扭矩，證明了擾動(dòng)觀測(cè)器的有效性。該研究在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中具有重要的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 螺絲刀; 螺絲緊固; 扭矩估算器; 干擾觀測(cè)器; 狀態(tài)空間控制

中圖分類號(hào)： TP273+.1; TP242.6? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A