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基于变参数阻抗控制的机器人恒力打磨研究

郑帅 国凯 孙杰

郑帅, 国凯, 孙杰. 基于变参数阻抗控制的机器人恒力打磨研究[J]. 制造技术与机床, 2024, (3): 9-15. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.001
引用本文: 郑帅, 国凯, 孙杰. 基于变参数阻抗控制的机器人恒力打磨研究[J]. 制造技术与机床, 2024, (3): 9-15. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.001
ZHENG Shuai, GUO Kai, SUN Jie. Robot constant force grinding based on variable parameter impedance control[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (3): 9-15. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.001
Citation: ZHENG Shuai, GUO Kai, SUN Jie. Robot constant force grinding based on variable parameter impedance control[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (3): 9-15. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.001

基于变参数阻抗控制的机器人恒力打磨研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.001
基金项目: 国家自然科学基金(51975335、52175419、52375452);国家重点研发计划(2022YFB3206701);山东省重大科技创新工程(2022CXGC020202);航天伺服驱动与传动技术实验室开放基金(LASAT-2022-A01-03)
详细信息
    作者简介:

    郑帅,男,1998年生,硕士研究生,研究方向为机器人力控制。E-mail:15098735585@163.com

    通讯作者:

    国凯,男,1990年生,博士,教授,博士生导师,研究方向为机器人学与非线性控制理论。E-mail: kaiguo@sdu.edu.cn

  • 中图分类号: TP242.2

Robot constant force grinding based on variable parameter impedance control

  • 摘要: 面向机器人恒力打磨需求,文章设计了阻抗参数在线调整与离线优化的自适应阻抗控制算法,实现了打磨力控制。自适应阻抗控制算法将刚度参数作为时变参数,根据打磨接触力实时在线调整,以消除打磨过程中的稳态误差。针对阻尼参数和惯性参数难以整定的问题,以降低系统超调量和调整时间作为优化目标,采用改进粒子群算法进行阻抗参数离线优化。进行了机器人恒力打磨仿真,仿真结果表明,该方法可以综合改善机器人的恒力控制性能。开展了机器人恒力打磨实验,实验结果表明,该方法可以有效地提高机器人打磨表面质量。

     

  • 图  1  二阶系统阻抗模型

    图  2  基于位置的阻抗控制框图

    图  3  改进粒子群算法流程图

    图  4  算法流程图

    图  5  Webots打磨仿真环境

    图  6  经典阻抗控制算法仿真曲线

    图  7  自适应阻抗控制算法仿真曲线

    图  8  惯性参数迭代曲线

    图  9  阻尼参数迭代曲线

    图  10  阻抗参数在线调整与离线优化结合方法仿真曲线

    图  11  机器人打磨实验平台

    图  12  打磨后工件表面对比

    表  1  控制性能指标比较

    方法 稳态误差/N 调整时间/s 超调量/(%)
    传统阻抗控制 −0.46 0.34 11.28
    自适应阻抗控制 −0.01 0.41 11.65
    本文方法 −0.01 0.23 2.14
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    表  2  打磨后工件表面粗糙度对比

    方法 粗糙度均值/μm 粗糙度标准差/μm
    传统阻抗控制 0.36 0.34
    变刚度参数阻抗控制 0.31 0.26
    本文方法 0.27 0.22
    下载: 导出CSV
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  • 录用日期:  2024-01-11
  • 修回日期:  2023-11-01

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