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并聯機器人運動控制技術探索

機器人作為智能制造的使能裝備，伴隨人工智能、5G、工業互聯、傳感器等技術快速發展，機器人技術也得到了又快又好的發展。工業機器人自20世紀60年代以來，已廣泛應用于汽車、3C、食品、物流等領域。其可在高溫、低溫、有毒的惡劣的環境下替代人類完成繁重、枯燥重復的工作，既可以提高工作效率，又可以保證產品質量，極大的保護工作人員安危。作為工業機器人的串聯機器人，因其結構簡單、操作空間大等特點，在諸多領域得到了廣泛應用。然而，隨著并聯機器人突破了串聯機器人的自身限制，憑借其速度、精度以及剛度的優勢，從科研到產業也得到了較好的發展，作為工業機器人分支之一，其在食品、藥品、電子、日化等領域應用不斷拓展，使其成為近年來產業界研究與開發的熱點。我們特邀阿童木機器人研發團隊負責人李艷華先生做客機器人大講堂，分享并聯機器人運動控制技術探索。他將從以下幾個方面具體講述： 1.串聯機器人和并聯機器人串聯機器人以開環機構為機器人機構原型；并聯機器人為有一個或幾個閉合鏈組成的機器人串聯機器人并聯機器人 1）并聯機器人的末端上平臺同時由多根連桿支撐，與串聯機器人相比，剛度更大，而且結構更穩定; 2）并聯機器人的驅動裝置可以安放在靠近機架的位置，避免了機器人運動過程中的位置干涉，減小了系統的慣量，提升了動力性能; 3）并聯機器人在設計過程中經常采用對稱式的結構，其各項同性好，互換性也較高; 4）串聯式機器人末端上存在的誤差是各個關節誤差的累積，所以誤差大、精度低、而并聯機器人則沒有串聯式機器人那樣的誤差累積放大關系，精度高、誤差小; 5）并聯機器人的動力學特性較好，甚至在增大尺寸的條件下仍能保持較好的動力學特性; 2.Delta的正逆解解決方案 1）串并聯機器人的動力學區別：在位置求解上，串聯機器人的運動學正解容易，但逆解較困難，而并聯機器人的正解較困難，但反解卻非常的容易。 2）Delta機器人的求解方式：使用牛頓迭代求正解和使用解析幾何方式求正解。幾何解法不需要逼近且可直接計算出合理解，推導過程簡單。位置逆解牛頓迭代法公式 3.并聯機器人的快速軌跡-疊加與平滑并聯機器人相對串聯機器來說運行速度更快，要求精度更高。而在大部分應用場景中，并聯的抓取軌跡接近于門子型軌跡，對軌跡軌跡的嚴格復現要求不高，因此在速度規劃的過程中可以對加速曲線進行疊加進而提高機械手的運行速度。平滑的門子型軌跡 4.線體與圓弧跟蹤-跟蹤場景覆蓋 1）線體跟蹤算法 ·跟蹤實現的目標：1、位置相同 2、速度相同 ·跟蹤算法的實現方式：1、整體跟蹤 2、分部跟蹤 3、數值跟蹤 ·雙跟蹤的實現方法 2）圓盤跟蹤算法的產生以及應用 ·應用場景：物料循環；占地面積小；工作空間固定等 ·實現方式：實現切向速度跟蹤 5.更高的速度要求更高的精度-振動抑制輸入整形(Input Shaping)是采用零極點對消原理有效抑制柔性機械系統點—點殘留振動的一種有效方法，屬開環控制范疇。采用輸入整形的優點在于僅需識別出被控對象的模態頻率和阻尼比在整個工作區域的變化范圍，便可設計出與之匹配的輸入整形器，實現對殘留振動的有效抑制。

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