并联式临时支护机器人自适应模糊滑模阻抗控制

来源：振动与冲击杂志2025年第24期北京时间：

作者：刘鹏liupeng@xust,，王林鹏，马宏伟，段学超，曹现刚，张旭辉，夏晶，朱延

单位：1.西安科技大学陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室， 西安710054；2.西安电子科技大学“电子装备结构设计”教育部重点实验室， 西安710000

摘要：并联式临时支护机器人是智能掘进机器人系统中实现“掘支并行”作业的重要组成部分，能够为掘进工作面人员和设备提供安全可靠的作业空间。在进行巷道支护任务时，井下作业环境复杂，存在外部扰动以及机器人动力学参数不确定等因素，使得临时支护机器人末端位姿的精准控制面临巨大挑战。同时，临时支护机器人通过末端支护平台与巷道顶板接触，两者之间存在强烈的动态交互效应，势必会对临时支护机器人末端接触力的高精度控制带来重要影响。针对上述问题，提出了一种结合自适应模糊滑模控制和模糊阻抗控制的双闭环控制策略，以保证临时支护机器人末端位姿和接触力的精准控制。首先，建立临时支护机器人的动力学模型，以及机器人末端支护平台与巷道环境的接触模型。其次，为了补偿模型中的不确定项，采用模糊系统对滑模控制器中的切换函数进行逼近，并设计自适应策略消除逼近误差，实现临时支护机器人末端支护平台的高精度位姿控制。为了确保力控制参数的精确性，设计了以力误差和误差率为输入的模糊阻抗控制器，实时调节阻抗参数，减少接触过程中产生的振荡，避免因力过度加载造成的顶板变形破坏。最后，对所设计的控制系统进行仿真分析,结果表明：在所提控制方法下，临时支护机器人的位置跟踪误差小于1×10-3m，姿态跟踪误差小于3×10-3rad，接触力的跟踪效果更为稳定且快速，有利于实现临时支护机器人与环境接触的柔顺支护控制，确保掘进巷道顶板的安全稳定。<br>

关键词：并联机器人；临时支护；滑模控制；阻抗控制；模糊系统