基于反演滑模算法的工業(yè)機(jī)器人導(dǎo)納控制*

王 君，李景春

(蘭州理工大學(xué)電氣工程與信息工程學(xué)院，蘭州 730050)

0 引言

隨著加工制造業(yè)復(fù)雜程度的增加，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。現(xiàn)今機(jī)器人被運(yùn)用到磨拋、裝配等復(fù)雜作業(yè)中，需要在環(huán)境或工件有力交互的情況下運(yùn)行，若僅考慮機(jī)器人的位置控制可能會由于接觸力作用引起末端力矩超限或工件損壞。故在此類接觸式作業(yè)中，機(jī)器人除了常規(guī)的位置控制外還需根據(jù)接觸力大小，調(diào)整機(jī)器人末端位姿以順應(yīng)外力，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的柔順控制[1]。

目前機(jī)器人的柔順控制方法主要有力/位混合控制、阻抗控制和導(dǎo)納控制。OTT等[2]提出了一種統(tǒng)一阻抗導(dǎo)納的混合切換控制方法，在線性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真中有良好的控制效果；潘立等[3]設(shè)計(jì)了一種動(dòng)態(tài)柔順控制方法，可在兩種不同作業(yè)模式下來回切換，且有良好的柔順性。然而混合控制須進(jìn)行模式切換，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，并且實(shí)際情況中的切換條件難以建立。ALBU等[4]提出了基于無源性的機(jī)器人阻抗控制方法，將位置控制擴(kuò)展到關(guān)節(jié)空間中，滿足一定的魯棒性；許家忠等[5]設(shè)計(jì)了自適應(yīng)阻抗控制器，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料打磨過程中的柔順控制。阻抗控制本身對模型精度要求很高，但是控制精度并不高。而導(dǎo)納控制適用于高剛度環(huán)境并能有效補(bǔ)償未建模摩擦，有較好的靈活性且實(shí)現(xiàn)方式簡單，控制精度較高。SHARKAWY等[6]提出了一種基于在線JRNN訓(xùn)練的變導(dǎo)納控制方法，實(shí)現(xiàn)了人-機(jī)協(xié)同任務(wù)中虛擬阻尼和虛擬慣性系數(shù)的優(yōu)化調(diào)整；……