[发明专利]一种绳索牵引并联机器人弹性双环同步控制方法

说明书

本发明公开了一种绳索牵引并联机器人弹性双环同步控制方法，包括：步骤1，根据绳索牵引并联机器人的运动学方程和电机转动方程，建立弹性方程、动平台动力学方程和卷筒端动力学方程；步骤2，根据动平台运动学方程设定位姿组合误差向量和位姿滑模向量；步骤3，根据位姿组合误差向量和位姿滑模向量，结合动平台动力学方程、弹性方程和电机转动方程，设定绳索牵引并联机器人的外环参考张力控制律和内环电机同步控制律；步骤4，根据外环参考张力控制律和内环电机同步控制律对绳索牵引并联机器人驱动各卷筒的电机进行同步控制。该方法能在保证多绳索同步控制的同时处理绳索的弹性形变问题，有效提升控制性能和精度。

技术领域

本发明涉及绳索牵引并联机器人控制领域，尤其涉及一种绳索牵引并联机器人弹性双环同步控制方法。

背景技术

绳索牵引并联机器人通过改变缠绕在卷筒上的绳索的长度，从而实现控制动平台在工作空间中运动的目的。虽然由于绳索的轻质以及绳索可以方便地进行大范围收放，其引入给绳索牵引并联机器人带来了工作空间的扩大、运动惯量的降低、以及负载能力的增强，但是绳索本身存在不可避免的弹性，在绳索张力的作用下会产生一定的弹性形变，从而严重影响绳索牵引并联机器人的控制精度。同时，工作空间中动平台的运动是由连接在其上的多根绳索共同作用的，因此多根绳索之间同步收放的特性也会对于绳索牵引并联机器人的控制精度产生影响。因此，针对绳索牵引并联机器人的绳索弹性问题和多根绳索的同步收放特性，亟需一种能够在保证多根绳索同步收放同时实现对绳索弹性补偿的控制方法，从而全面提升绳索牵引并联机器人的控制性能。

目前，现有的绳索牵引并联机器人动力学控制中往往忽略绳索的弹性，将绳索建模为无弹性的连杆。然而，随着绳索牵引并联机器人的应用多元化，一些场景中忽略绳索的弹性是不符合实际情况的。并且，现有的绳索牵引并联机器人动力学控制策略都鲜少分析多绳索同步收放的特性。为此，如何从绳索弹性和多绳索同步两方面入手，在保证多绳索同步控制的同时处理绳索的弹性形变问题，从而有效提升绳索牵引并联机器人在轨迹跟踪任务中的控制精度是目前亟需解决的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种绳索牵引并联机器人弹性双环同步控制方法，能在保证多绳索同步控制的同时处理绳索的弹性形变问题，从而有效提升绳索牵引并联机器人在轨迹跟踪任务中的控制精度，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种绳索牵引并联机器人弹性双环同步控制方法，包括：

步骤1，根据绳索牵引并联机器人的运动学方程和电机转动方程，建立所述绳索牵引并联机器人的弹性方程，并根据弹性方程建立绳索牵引并联机器人的动平台动力学方程和卷筒端动力学方程；

步骤2，根据所述绳索牵引并联机器人的动平台运动学方程设定该绳索牵引并联机器人张紧后的绳索长度跟踪误差向量、绳索长度同步误差向量和绳索长度耦合误差向量，根据设定的绳索长度耦合误差向量设定所述绳索牵引并联机器人的位姿组合误差向量和位姿滑模向量；

步骤3，根据所述步骤2中设定的绳索牵引并联机器人的位姿组合误差向量和位姿滑模向量，结合所述步骤1中设定的绳索牵引并联机器人的动平台动力学方程、弹性方程和电机转动方程，设定绳索牵引并联机器人的外环参考张力控制律和内环电机同步控制律；

步骤4，根据所述步骤3设置的外环参考张力控制律和内环电机同步控制律对所述绳索牵引并联机器人驱动各卷筒的电机进行同步控制，改变缠绕在各卷筒上的绳索长度，使各绳索连接的动平台沿着设定的期望轨迹进行运动。

与现有技术相比，本发明所提供的绳索牵引并联机器人弹性双环同步控制方法，其有益效果包括：