基于Udwadia-Kalaba理论的协作机器人轨迹跟踪控制

摘要

协作机器人通常应该跟踪给定的轨迹来与人类一起工作,给定轨迹认为是施加于机器人的约束(可能是非理想的).因此,获得约束力成为核心问题.已有拉格朗日乘数法等多种基于d'Alembert原理的方法来处理这个问题.其缺点为,如果约束是非完整的,动态模型是复杂的,只能得到数值解.这里提出了一种基于Udwadia-Kalaba方法的轨迹跟踪控制的新方法.该方法为具有完整或非完整约束的约束协作机器人系统以及可能是理想的或非理想的约束提供了新颖、简洁和明确的运动方程.在上述基础上,分析不确定性因素的影响并构建自适应律,设计一个产生近似约束的控制器以保持系统稳定性.由于约束力由给定轨迹确定,协作机器人的运动完全符合要求.以一个数值例子来说明实现过程的细节.结果表明,与传统鲁棒控制相比,该方法具有更好的性能和更少的计算量.