基于几何不变性和滑动模态算法的冗余机器人运动控制研究

来源：机床与液压杂志2021年第5期北京时间：

作者：姜苏，万刚

单位：吉林工程职业学院机电工程学院；江苏大学机械工程学院

摘要：冗余机器人可以通过冗余自由度实现额外的优化目的。针对受空间约束条件下机器人运动控制问题，采用几何不变性和滑动模态算法，实现冗余机器人的有效控制，并对控制效果进行仿真验证。通过建立冗余机器人系统数学模型，给出冗余机器人轨迹跟踪典型控制方案，优化了冗余机器人控制目标。设计推导出能确保机器人关节位置向量在约束空间内，且冗余机器人关节能平滑到达约束边界的几何不变性和滑动模态算法。采用数学软件MATLAB对平面3R冗余机器人系统进行仿真。同时，与不采用文中算法的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示：冗余机器人关节在受到外部约束时，采用几何不变性和滑动模态算法所有关节能保持在约束空间内，同时关节能够平滑地接近约束边界，关节误差在3.2 s就能够快速收敛。

关键词：几何不变性;滑动模态;冗余机器人;运动控制

基金资助：吉林省科技厅重点项目(20140204061GX)