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一类柔性机器人工作空间的指数轨迹跟踪控制。 (英语) Zbl 0951.74037号

主要目标是为(一类)机械系统或机器人推导可靠的控制概念,以包括不可忽略身体弹性的多体系统来描述。尽管在“太空时代”(六十年代)伊始就有了这方面的初步成果,但这仍然是一项具有挑战性的任务。因此,一个问题是,所需路径是在“世界坐标”(惯性基准)中规定的,而输入动力学来自配置空间(需要反向运动学/动力学)。第二个问题在于手臂的弹性,这使得控制目标有些难以实现。因此,首先需要一个机械系统的数学模型。
为了简单起见,作者假设一个完全刚性的系统,只有一个弹性臂连接到最后一个物体上(从惯性基座上看),并且只有一个弯曲方向。这种假设使拉格朗日第二类方程能够以可承受的力应用于系统的弹性部分,尽管这种受限制的机械系统和应用的方法都不太令人信服。此外,似乎数学模型是不完整的:作者考虑了科里奥利和离心项(快速运动),但缺少弹性梁的相应“动态刚化项”。然而,在刚体运动相对较慢的情况下,这并不起主要作用,这里主要关注的是控制。
作者展示了如何通过刚体坐标的“虚拟关节”方法(将惯性工作空间与某种人工配置空间相关联)克服输入输出反馈线性化后的无界不可观测坐标的困难,并将其转换为(实)坐标配置空间。相应的输入输出线性化将与两个线性反馈回路一起引导至所需路径。数值模拟显示了很好的结果。
根据作者的说法,未来的研究将针对鲁棒性行为进行,但据我所知,还将针对更一般的弹性多体系统的适用性进行研究,在这种情况下,“虚拟关节”的系统化目前是通过梁弯曲曲线的割线定义的(从底部到尖端)。早期的调查(从七十年代开始),但带有“经典”在这种假设下,控制概念根本没有显示出良好的结果(很容易看出:如果控制目标是,例如,回转操纵,那么割线在操纵结束时处于静止状态,并且没有说明梁本身的输入诱导振动;实现了所需的叶尖运动,但存在不希望的光束运动)。总之,这里介绍的程序很有前途。

MSC公司:

74米05 固体力学中的控制、开关和设备(“智能材料”)
70E60型 机器人动力学与刚体控制
93C85号 控制理论中的自动化系统(机器人等)
2005年第70季度 机械系统的控制
70B15号机组 机构和机器人运动学
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全文: 内政部