船用绳驱动并联打磨机器人二阶积分终端自适应滑模控制策略研究

来源：振动与冲击杂志2025年第14期北京时间：

作者：赵世龙，王生海shenghai_wang@dlmu，何云鹏，韩广冬，李建，陈海泉，孙玉清

单位：1.大连海事大学轮机工程学院，辽宁 大连116026；2.大连海事大学科学技术部海底工程技术与装备国际联合研究中心，辽宁 大连116026

摘要：在船舶建造和维护过程中，人工打磨难度大、效率低、风险高，因此打磨作业成为船舶行业转型升级中的痛点之一。为此，提出一种船用绳驱动并联打磨机器人（Cable-Driven Parallel Grinding Robot, CDPGR）。首先，采用Lagrange法建立了包含船舶运动的CDPGR动力学模型。将打磨机构工作时的反作用力和船舶运动作为动力学模型的外部扰动。其次，因CDPGR在实际应用中易受到上述扰动的影响，且现有控制器控制精度不高，所以基于动力学模型提出了一种二阶积分终端自适应滑模控制器（Second-Order Integral Terminal Adaptive Sliding Mode Control, SOITASMC），并采用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。进一步，在包含上述复杂工况的影响下，通过仿真验证了SOITASMC的有效性，并与现有控制器进行了对比。最后，搭建了CDPGR的缩比样机并进行了实验。实验条件下，SOITASMC较现有控制器稳态位置误差平均减小了0.05m，稳态角度误差平均减小了1.09°，上升时间平均减小了0.8s。并对打磨前后的铁板部分图像进行二值化处理，结果表明该部分铁板的光滑率从22.34%上升至69.51%。实验结果验证了SOITASMC的优越性和CDPGR实际打磨的有效性。此相关研究可为绳驱动并联机器人的实船应用提供新的思路与方法。<br>

关键词：绳驱动并联机器人；打磨机器人；动力学分析；二阶积分终端自适应滑模控制