柯　辉　王晓慧　张建军　李为民

河北工业大学，天津，300130



一种三自由度支链嵌套并联机器人末端残余振动的主动抑制

柯辉王晓慧张建军李为民

河北工业大学，天津，300130

摘要：针对三自由度支链嵌套可连续回转并联机器人末端残余振动问题，提出了基于经典正脉冲输入整形和最优S形轨迹曲线相结合的主动控制方法。首先采用拉格朗日法对刚性杆柔性部件组成的支链嵌套并联机器人进行刚柔耦合动力学建模，并通过动态特性分析确定对末端残余振动影响较大的低阶模态。结合实验分析和仿真获得共振频率和阻尼比，并根据线性化二阶欠阻尼系统在脉冲序列作用下的残余衰减振动模型，采用前反馈正脉冲输入整形与最优S形轨迹曲线相结合来改变驱动器的输入信号，从而达到对支链嵌套并联机器人末端残余振动的主动抑制。最后通过实验和数值分析对该方法进行了验证。实验结果表明，应用该方法后此种支链嵌套并联机器人末端残余振动的衰减时间缩短了57.14%，最大振幅降低了22%，有效提高了并联机器人在高速高精度硅片搬运过程中的定位精度和轨迹精度。

关键词：支链嵌套；残余振动；输入整形；S形轨迹曲线

0引言

机器人末端机械手在高速运动过程中，从一个运动状态到另一个运动状态，尤其是在抓取或停滞状态时，将产生较大惯性力，引起残余动能以及弹性势能，使得末端机械手产生明显的残余振动。残余振动的存在会严重降低该传输机器人的定位精度和运动精度，影响硅片的精确定位及其快速、平稳搬运，甚至会产生明显的噪声。……