【摘 要】
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由于质量轻、定位精度高、运行速度快,平面3-RRR柔性并联机器人被广泛应用于精密定位、物料搬运以及宏微结合等领域。但其以一定速度运动到奇异区域产生的持续振动会影响系统的定位精度且造成整个机构的疲劳损坏。加速度传感器易安装且不会影响结构特性,加速度反馈具有增加系统阻尼以及增强系统鲁棒性的特点。因此,本文针对平面3-RRR柔性并联机器人的振动控制问题,进行了基于加速度反馈的控制算法以及振动控制实验研究
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由于质量轻、定位精度高、运行速度快,平面3-RRR柔性并联机器人被广泛应用于精密定位、物料搬运以及宏微结合等领域。但其以一定速度运动到奇异区域产生的持续振动会影响系统的定位精度且造成整个机构的疲劳损坏。加速度传感器易安装且不会影响结构特性,加速度反馈具有增加系统阻尼以及增强系统鲁棒性的特点。因此,本文针对平面3-RRR柔性并联机器人的振动控制问题,进行了基于加速度反馈的控制算法以及振动控制实验研究。首先,基于逆向运动学和插补思想,推导了圆和正弦轨迹的离散化计算公式,实现并联机器人的运动规划;利用数值法和雅可比矩阵法获得并联机器人的0°姿态角工作空间以及逆向雅克比奇异的分布规律,针对本论文中的自激振动现象,给出了逆向奇异位置的判断条件;根据拉格朗日法、假设模态法以及独立坐标法建立反映平面3-RRR柔性并联机器人系统多输入多输出关系的刚柔耦合动力学模型。然后,基于实验数据的总结,分析了振动类型和产生机理,并找出了平面3-RRR柔性并联机器人产生自激振动的原因;基于自激振动特性的分析,论证了采用加速度反馈控制的可行性,并研究了加速度反馈比例控制算法和基于加速度反馈的RBF神经网络自适应控制算法两种算法。最后,在平面3-RRR柔性并联机器人实验平台上搭建了加速度信号检测系统,利用经过滤波、移相处理的加速度反馈信号进行振动控制实验研究。实验结果表明:在移相周期准确以及加速度反馈增益选择合适的情况下,加速度反馈比例控制算法可以实现不同象限点的自激振动控制,且振动停止后机构的位置精度也得到保证;在神经网络的参数初值调节好的情况下,基于加速度反馈的RBF神经网络的自适应控制算法同样能有效抑制并联机器人的自激振动,但因最优值参数学习过程的耗时性,其控制性能低于前者。
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