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专利号: 2020104129322
申请人: 西安航空职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-06-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种同步交叉耦合机器人轮廓控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、获取工作空间期望位置xd、yd,对所述工作空间期望位置xd、yd进行运动学逆解运算,输出关节空间期望位置θ1d、θ2d;

步骤2、将所述关节空间期望位置θ1d、θ2d与关节空间实际位置θ1a、θ2a进行差值运算后,x轴关节空间跟踪误差E1、y轴关节空间跟踪误差E2;

步骤3、所述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,根据所述x轴关节空间跟踪误差E1、y轴关节空间跟踪误差E2分别计算轮廓误差εc、同步误差εs,所述轮廓误差εc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,所述同步误差εs通过同步控制器运算后,结合对应增益补偿至关节空间的速度环;

所述轮廓误差εc、同步误差εs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E2进行运动学正解运算,输出工作空间实际位置xa、ya;

将所述工作空间实际位置xa、ya与工作空间期望位置xd、yd作差得到x轴跟踪误差Ex、y轴跟踪误差Ey;

根据所述x轴跟踪误差Ex、y轴跟踪误差Ey计算得到轮廓误差εc、同步误差εs;

所述轮廓误差εc根据下式计算:

εc=‑ExCx+EyCy+δ                   (1);

上式中,δ为轮廓误差补偿项;

当轮廓形状为线性直线时,

则轮廓误差补偿项δ=0;

当轮廓形状为曲线时,轮廓误差可根据下式计算:

上式中,R为密切圆的半径,θ为密切圆某一点切线向量与x轴的夹角;则x轴增益Cx、y轴增益Cy为:δ=εc‑εa,

所述轮廓误差εc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;具体为:所述轮廓误差εc通过轮廓控制器运算后,分别乘以x轴增益Cx、y轴增益Cy补偿至工作空间期望位置xd、yd;

所述同步误差εs根据下式计算:

εs=Ex‑Ey                       (8);

假设同步误差εs与x轴关节空间跟踪误差E1、y轴关节空间跟踪误差E2之间为线性关系:εs=C1E1+C2E2                         (9);

上式中,C1为x轴同步误差增益,C2为y轴同步误差增益;

已知工作空间期望位置x、y,根据运动学逆解求解关节空间位置θ1、θ2:将上式在工作空间位置(x0,y0)处,即工作空间实际位置xa、ya,利用泰勒级数展开可得:由于(x0,y0)代表了实际位置,而(x,y)代表了期望位置,则有:E1=f1(x,y)‑f1(x0,y0),E2=f2(x,y)‑f2(x0,y0);Ex=x‑x0,Ey=y‑y0,公式(11)可变为:上式中四个系数分别为:A1=f′1x(x0,y0),B1=fv1y(x0,y0),A2=f′2x(x0,y0),B2=f′2y(x0,y0);

所述同步误差εs通过同步控制器运算后,结合对应增益补偿至关节空间的速度环;具体为:所述同步误差εs通过同步控制器运算后,分别乘以x轴同步误差增益C1、y轴同步误差增益C2补偿至关节空间期望位置θ1d、θ2d。