移动机器人关节末端残余振动增广自适应控制系统设计

来源：计算机测量与控制杂志2026年第6期北京时间：

作者：段赟,王博,刘聪,陈蕊蕊

单位：空军军医大学第二附属医院

摘要：移动机器人在高速运动时的时变摩擦效应会引起关节传动链弹性变形，其变形运行与关节加速度激励频率重合会产生振动现象，难以快速收敛关节末端残余振动，导致拟合残差波动范围较大。为此，设计移动机器人关节末端残余振动增广自适应控制系统。系统硬件设计采用自适应控制策略，其结构由传感器模块、中央微处理器等组成。传感器利用多种高精度传感器实时采集关节姿态信息并传输处理；参考输入模块通过 PLC 源型输入电路提供期望关节轨迹信息；隔离驱动器采用 SLMi823x 系列，具备多种保护机制；多模式谐振控制器能适应多种工作条件，抑制残留振动。针对移动机器人在高速运动时面临时变摩擦效应与传动链弹性变形的非线性耦合问题，引入增广自适应控制方法，通过将关节动力学模型转换到合适坐标系实现解耦，基于该模型引入增广自适应控制策略，使关节速度与位置趋近期望值，从而快速收敛并抑制关节末端残余振动。系统应用结果表明，该系统可有效抑制末端残余振动，获取的轨迹关键点坐标为（95mm，60mm，45mm）、关节机械角波动范围是[-20°-20°]，均与实验指标一致，且拟合残差在[-0.4°-0.4°]范围内波动，具有良好控制效果。

关键词：移动机器人;关节末端;残余振动;增广自适应;关节控制

基金资助：1.陕西省自然科学基础研究计划面上项目(项目编号:306232575018)2.国家自然科学(NO.81800346)