[发明专利]四轴迭代学习控制的工业机器人设计方法及系统

摘要

本发明公开一种四轴迭代学习控制的工业机器人设计方法，通过将需要加工成型的三维零件转换为同质曲线簇轨迹，再依次提取其中曲线作为系统跟踪的期望轨迹，使得迭代学习控制可以单独适用，从而使得迭代学习控制可以对这类轨迹群进行有效适用，进而完成三维零件的加工；通过对前一条期望轨迹学习所得的控制信息进行有效继承，使得跟踪当前期望轨迹时的初次迭代控制信息不再从零开始学习，因而大大加快了系统的学习速度，降低了迭代次数，从而极大地提升了工作效率。并且，应用该设计方法的工业机器人系统，可以加工传统回旋体设备不能加工的基面轨迹为任意形状的三维零件，极大地提高了工业零件的多样性，非常适用于工业中的个性化零件生产。

主权项

1.四轴迭代学习控制的工业机器人设计方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：根据工业机器人需要加工处理的三维零件建立其相应的同质曲线簇轨迹，所述同质曲线簇轨迹由水平放置的三维零件的外轮廓面与等间距的水平面相交所得的全体曲线组成，这些曲线按照垂直于水平面的方向，从底端到顶端依次编制上轨迹号，最底端的曲线为基轨迹，最顶端的曲线为终轨迹；所述同质曲线簇轨迹：y_l,d(t)＝f(t)(t∈[0,T])    (1)其中，f(*)表示一种函数关系；T表示系统的运行周期；l表示同质曲线的轨迹号，取值范围为[0,N]的整数，共有N+1条轨迹，l＝0时，y_l＝0,d(t)表示基轨迹，l＝N时，y_l＝N,d(t)表示末轨迹，y_l,d(t)表示第l条同质轨迹；相邻同质轨迹之间的轨迹比例增益为此处，当l＝0时，M_l＝0(t)＝1，l∈[1,N]；步骤2：选定工业机器人的运动机构作为分析对象，并建立其动力学模型；步骤3：提取同质曲线簇轨迹中的基轨迹作为系统跟踪的期望轨迹，并预设初次迭代的控制信息为零，跳转至步骤6；步骤4：使跟踪的当前期望轨迹指向同质曲线簇轨迹中的下一条，并判断跟踪的上一条轨迹是否为终轨迹，若是终轨迹，则完成了同质曲线簇轨迹的跟踪过程，即工业机器人实现了对三维零件的加工，结束；否则，进入下一步；步骤5：对上一条期望轨迹学习所得的有效控制信息进行修正，并将修正后的信息预设为当前期望轨迹初次迭代时的控制信息；步骤6：预设系统的初始状态等于当前同质轨迹对应的理想初态，并求取此次迭代的跟踪轨迹；步骤7：计算并判断此次迭代的最大跟踪误差是否收敛到可容许最大跟踪误差以下，若最大跟踪误差大于可容许最大跟踪误差，即此次迭代还未有效跟踪当前轨迹，则进入下一步，否则，返回步骤4；步骤8：由当前的跟踪误差及设定的学习增益结合上次的控制信息来调整系统的本次控制，进而再次求取跟踪轨迹，返回步骤7。