仿人机械臂同步控制仿真研究

摘要

研究7自由度仿人型机械臂的高精度的多关节同步控制问题.仿人机械臂采用7自由度串联结构,机械臂末端的轨迹精度依赖7个关节的位置同步精度.机械臂采用基于EtherCAT的分布式控制架构,每个关节具有独立的伺服驱动器,存在各个关节响应不同步的问题,会引起机械臂末端轨迹与理论轨迹存在动态位姿误差.为了达到仿人机械臂多关节高精度同步控制的目的,分析了机械臂运动学模型并结合控制系统的网络特点,定位主要同步误差来源误差来源于关节采样和伺服控制不同步,提出了基于网络同步误差实时计算和关节从站时钟动态补偿的网络分布时钟同步控制策略在仿人机械臂控制中的应用方法.为验证控制效果,设计了关节在环的半物理仿真系统,对机械臂在关节空间和笛卡尔空间进行了仿真分析,结果表明基于网络分布时钟的多关节同步控制方法能够实现仿人机械臂的高精度控制.