基于模糊自适应和优化阻抗的双机器人力/位主从协同控制方法

摘要

多机器人协同作业广泛用于多机协同搬运、冲压、焊接等领域,具有更高的精度,更灵活的工况执行能力.协同系统的插补算法与力/位控制性能共同决定了协同作业的轨迹平滑性和稳定性,也直接影响着系统的承载性能与作业质量.作者针对双机器人协同搬运过程中的力/位控制技术展开了研究.首先,分析了双机器人协同搬运工况的夹持特征和受力状态,建立了协同搬运系统的理想数学模型.接着,依据主从机器人2阶阻尼系统的数学模型,采用双机器人主从协同控制模式,分别设计力/位控制策略;提出主机器人采用基于理想位置的优化模糊自整定位置控制,从机器人采用基于主机器人位置偏差的优化细菌觅食算法的阻尼控制,进行控制模块的设计工作.然后,在MATLAB中编译了细菌觅食算法主体及其代价函数,在Simulink中搭建控制系统.最后,对整个控制器模块进行联合仿真,仿真结果如下:主机器人的最大位置误差缩小到1.53 mm,从机器人的最大力误差缩小到0.038 N.从机器人追踪主机器人的位置误差控制在0.18 mm内,且从机器人可在0.2 s内快速修正主从速度偏差.仿真结果表明:相比常规PD控制,本文所述控制方法可减少约40％的最大追踪误差,且有效消除了力追踪过程中的过零振荡现象,提高了系统的实时追踪动态性能.