基于模糊PD算法的三自由度机械臂遥操作双边控制

2016-01-20

自动化与仪表 2016年9期

（西南科技大学特殊环境机器人技术四川省重点实验室，绵阳 621010）

遥操作双边控制是典型的人在回路的人机交互控制系统[1]。由于结合了人类对复杂任务的决策能力和机器人在危险环境中的作业能力，遥操作系统可以完成复杂的任务，已逐渐成为机器人领域的研究热点[2]。

在双边控制系统中，主要解决稳定性、透明性、跟踪性3个问题[3]。以前的研究如文献[3]主要从单自由度主从机械臂线性控制的角度，在主端输入正弦或者余弦控制信号，忽略了在实际使用中需要对多自由度机械臂的控制，以及操作者的非线性和不同环境对从端机械臂的影响。最近也出现了简单变参数的线性PD控制器，使得操作性有所提高，但是线性控制器对于非线性系统的控制还是受到很大的制约[2，4]。单从单自由度主从机械臂线性控制的角度去解决问题会出现在实际环境中操作者操作主端机械臂时从端机械臂无法实时跟随，不同熟练程度的操作者操作主端机械臂会影响系统性能[5-6]。

本文提出一种基于三自由度模糊PD双边控制方法。在仿真中将主从三自由度机械臂与Matlab联合进行了实时仿真，能真实地研究环境、操作者对系统性能的影响，用模糊优化的方法对双边系统的ΔKs、ΔKd参数进行不断地优化，使系统能够适应操作者和不同的环境，解决操作者手部生理颤抖和多自由度从机械臂与不同工作环境相接触时的非线性问题。