李琳 古智超 张铁

摘要： 工业机器人的柔性传动部件导致机器人末端产生振动，严重降低笛卡尔运动精度，为此提出自适应输入整形抑振控制策略。以“双惯量模型+PD控制”建立关节伺服系统模型，分析振动特性。由于运动中的振动信号存在较大噪声，无法准确辨识振动频率和阻尼比，故采用基于递推最小二乘法（Recursive Least Squares， RLS）的任意时延输入整形器自适应设计方法。通过对笛卡尔轨迹规划的归一化插补函数输入整形，提出笛卡尔轨迹输入整形方法，实际表现为重新规划笛卡尔速度大小而不改变运动方向。输入整形抑振实验中直线轨迹振动信号能量最大降低77.08%，圆弧轨迹振动信号能量最大降低31.07%，残余振动信号能量降低80%以上，验证了所述抑振控制策略能有效抑制机器人笛卡尔运动启停时的振动。

关键词： 工业机器人; 振动抑制; 柔性关节; 自适应输入整形; 笛卡尔运动

中图分类号： TP242.2; TB535    文献标志码： A    文章编号： 1004-4523（2021）03-0499-08

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2021.03.007

引 言

工业机器人的柔性传动部件（如谐波减速器、同步带等）启动和停止时导致机器人末端存在较大的振动，严重降低了运动精度[1]。在工业生产中，要求工业机器人具备高速、高精度的运动控制特点，故需要研究抑制末端振动的控制策略。柔性关节通常采用双惯量模型描述，振动现象属于伺服系统的机械谐振[2]。常用的伺服振动控制方法包括陷波滤波器[3?4]、状态反馈法[5?6]、迭代学习控制[7] 、输入整形器[8?9]等。

输入整形器利用特定的脉冲序列与参考输入进行卷积运算得到抑振控制输入。……