操鹏飞,许德章,汪步云,张家敏,杨伟超



工业机器人工作过程中能耗最小控制策略*

操鹏飞1,2,许德章1,2,汪步云1,2,张家敏1,2,杨伟超1,2

(1.安徽工程大学 机械与汽车工程学院,安徽 芜湖241000；2.安普机器人产业技术研究院有限公司，安徽 芜湖241007)

针对工业机器人作业过程中能耗高的问题，提出了一种工业机器人的能耗最小控制策略，有效降低六自由度串联工业机器人在指定轨迹下匀速工作过程中的能耗。在工业机器人腰部、大臂、小臂进行动力学建模基础上，针对机器人的腰关节、肩关节、肘关节等能耗较大关节的驱动电机建立其能耗模型。通过动力学模型和能耗模型推导出机器人目标能量函数，根据约束条件提出了机器人能耗最小控制策略。通过测量机器人各个关节不同转动速度时的电机的输入功率，理论能耗与实验的对比，验证了控制策略的有效性。该控制策略可以有效降低工业机器人的作业能耗，节能增效，并对工业机器人具有普适性。

工业机器人；动力学建模；能耗建模；能耗最小控制策略

0　引言

随着机器人技术的进步，工业化水平的提升和我国人口红利逐渐消退，工业机器人在各行各业得到了广泛应用。然而与行车等起吊设备相比，工业机器人在作业过程中需要更多的电能，如何有效地使用有限的能量同时不降低机器人工业效率变得至关重要。

综合国内外的研究，机器人步态和路径规划等方面针对能耗问题开展了大量研究工作[1-4]，而在工业机器人工作过程中，其运动速度亦影响其能耗，目前国内逐步进行一些在对机器人伺服电机速度控制方面的能耗问题的研究。……