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绝对增量法在上下料机器人运行速度控制上的应用

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绝对增量法在上下料机器人运行速度控制上的应用

假如自动上下料机器人的每一步插值运动都产生一随机位置误差,那么误差累积的原因在于下一步关节运动增量矢量(ΔP)不是绝对地指向目标点,而只是平行于指定的轨迹。这个过程贯穿于整个插值运动,造成累积位置误差。解决这一问题的方法是使每一步ΔP都指向下一个内插点而不只是平行于路径。

该矢量的始点是当前位置,矢量端点是下一个插值点。具体实行时首先对指定的笛卡儿路径采样,然后解逆向运动方程求得关节空间中的下一个内插点。此即为矢端。以此增量作为伺服控制器的输入信号。很明显,该方法的每一步都在对跟踪偏差实行补偿校正,因此误差不再累积。相对增量与绝对增量控制的比较控制信号的产生有两种方法。

第一种方法通过解逆向运动方程(同时可以指定上下料机器人手臂的形态)求得各关节下一步应达到的坐标,然后与当前坐标比较,差值为控制器的输入。

第二种方法通过雅可比矩阵解增量运动方程。矩阵元素和笛卡儿坐标增量输入是根据传感器实测关节位置通过正向运动方程而得到的。其控制框图如图5所示。在得不到解析的逆向运动方程时,只能运用该法。其缺点是无法指定上下料机器人的机械手臂的形态。

由图4、5可见,两种方法共同的特点是,手部位置增量输入是从规划路径上采样得到的下一步目标位置与手部当前实际位置之差,即所谓绝对位置增量;其不同点是获得该增量输入的途径不一样。

绝对增量法应用了校正环,使上下料机器人的每一步运动都指向规定路径的采样点,因此能消除位置累积误差并得到准确的运动速度。该法在采样周期内必须完成解逆向运动方程的计算,而对大多数六自由度以下的工业机器人来说都具有解析的逆向运动方程。