机器人非线性阻抗控制系统

2024-05-15 22:44

本文主要是介绍机器人非线性阻抗控制系统,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

机器人非线性控制系统本质上是一个复杂的控制系统,其状态变量和输出变量相对于输入变量的运动特性不能用线性关系来描述。这种系统的形成基于两类原因:一是被控系统中包含有不能忽略的非线性因素,二是为提高控制性能或简化控制系统结构而人为地采用非线性元件。

机器人系统具有高度的非线性和复杂性,因此需要采用先进的非线性控制方法。非线性控制方法能够提高机器人系统的运动轨迹跟踪性能,实现机器人的精确控制和运动规划。

机器人非线性阻抗控制系统涉及机器人控制领域的特定技术,其特点在于结合了阻抗控制和非线性控制技术的优势。

首先,阻抗控制是将机器人与环境接触作业的动力学模型修改为期望阻抗(弹簧-质量-阻尼)模型。这种控制策略的目标是通过调节惯性、阻尼、刚度参数来实现调整机器人末端位置与接触力的关系,从而控制机器人运动与外力之间的动态关系,使其等效为由弹簧-阻尼-质量组成的二阶系统。阻抗控制的主要优点在于能够实现较高力控精度和期望的柔顺性能,特别适用于与高刚度环境交互情况下的机器人柔顺运动控制。

然而,阻抗控制也存在一些缺点,如当期望高刚度特性或期望惯量与机器人实际惯量差异较大时,阻抗控制架构中外环是高增益控制,这将放大噪声而导致系统不稳定。此外,定位精度受系统反驱动能力和摩擦力大小的影响严重,当期望低刚度特性时,由于摩擦力的影响,系统定位精度低。

实现思路如下:

  1. 理解机器人与环境的交互:首先,需要深入理解机器人与其工作环境之间的交互特性。这包括分析机器人与环境之间可能产生的各种力,如接触力、碰撞力等,以及这些力如何影响机器人的运动。
  2. 建立非线性动力学模型:根据对机器人与环境交互的理解,建立一个能够准确描述机器人动力学行为的非线性模型。这个模型应该能够反映机器人的质量、惯性、刚度、阻尼等特性,以及这些特性如何随时间和外部条件的变化而变化。
  3. 设计非线性阻抗控制器:基于建立的非线性动力学模型,设计一个能够实现阻抗控制功能的控制器。这个控制器应该能够根据期望的阻抗特性(如刚度、阻尼等)和当前的机器人状态(如位置、速度、加速度等),计算出应该施加给机器人的力和力矩,以维持期望的阻抗特性。
  4. 实现阻抗控制算法:将设计的非线性阻抗控制器转化为可执行的算法。这个算法应该能够在实时环境中运行,并能够在不同的工作条件下保持稳定的性能。这可能需要使用一些先进的控制算法和技术,如自适应控制、鲁棒控制、模糊控制等。
  5. 测试和验证:在模拟环境或实际环境中对实现的非线性阻抗控制算法进行测试和验证。通过比较实际结果与期望结果之间的差异,评估算法的性能和稳定性。根据测试结果对算法进行调整和优化,以提高其性能和稳定性。
  6. 集成到机器人系统中:将经过测试和验证的非线性阻抗控制算法集成到机器人系统中。这可能需要与机器人的其他控制系统(如运动控制系统、传感器系统等)进行集成和协调,以确保整个系统的稳定性和性能。

这篇关于机器人非线性阻抗控制系统的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/993132

相关文章

数学建模笔记—— 非线性规划

数学建模笔记—— 非线性规划 非线性规划1. 模型原理1.1 非线性规划的标准型1.2 非线性规划求解的Matlab函数 2. 典型例题3. matlab代码求解3.1 例1 一个简单示例3.2 例2 选址问题1. 第一问 线性规划2. 第二问 非线性规划 非线性规划 非线性规划是一种求解目标函数或约束条件中有一个或几个非线性函数的最优化问题的方法。运筹学的一个重要分支。2

基于人工智能的智能家居语音控制系统

目录 引言项目背景环境准备 硬件要求软件安装与配置系统设计 系统架构关键技术代码示例 数据预处理模型训练模型预测应用场景结论 1. 引言 随着物联网(IoT)和人工智能技术的发展,智能家居语音控制系统已经成为现代家庭的一部分。通过语音控制设备,用户可以轻松实现对灯光、空调、门锁等家电的控制,提升生活的便捷性和舒适性。本文将介绍如何构建一个基于人工智能的智能家居语音控制系统,包括环境准备

基于树梅派的视频监控机器人Verybot

最近这段时间做了一个基于树梅派 ( raspberry pi ) 的视频监控机器人平台 Verybot ,现在打算把这个机器人的一些图片、视频、设计思路进行公开,并且希望跟大家一起研究相关的各种问题,下面是两张机器人的照片:         图片1:                   图片2                    这个平台的基本组成是:

【机器人工具箱Robotics Toolbox开发笔记(二十)】机器人工具箱SerialLink I类函数参数说明

机器人工具箱中的SerialLink表示串联机器人型机器人的具体类。该类使用D-H参数描述,每个关节一组。SerialLink I类包含的参数如表1所示。 表1 SerialLink I类参数 参  数 意    义 参  数 意    义 plot 显示机器人的图形表示 jacobn 工具坐标系中的雅可比矩阵 plot3D 显示机器人3D图形模型 Jacob_dot

机器人助力上下料搬运,加速仓库转运自动化

近年来,国内制造业领域掀起了一股智能化改造的浪潮,众多工厂纷纷采纳富唯智能提供的先进物流解决方案,这一举措显著优化了生产流程,实现了生产效率的飞跃式增长。得益于这些成功案例,某信息技术服务企业在工厂智能物流建设的进程中,也选择了与富唯智能合作。 为了应对日益增长的物料搬运需求,匹配成品输出节拍,该公司引入了富唯智能复合机器人AMR与搬运机器人AGV,实现了仓库成品搬运自动化,大幅减少人工

【最新华为OD机试E卷-支持在线评测】机器人活动区域(100分)多语言题解-(Python/C/JavaScript/Java/Cpp)

🍭 大家好这里是春秋招笔试突围 ,一枚热爱算法的程序员 ✨ 本系列打算持续跟新华为OD-E/D卷的三语言AC题解 💻 ACM金牌🏅️团队| 多次AK大厂笔试 | 编程一对一辅导 👏 感谢大家的订阅➕ 和 喜欢💗 🍿 最新华为OD机试D卷目录,全、新、准,题目覆盖率达 95% 以上,支持题目在线评测,专栏文章质量平均 94 分 最新华为OD机试目录: https://blog.

Dify.ai:部署自己的 AI 应用、知识库机器人,简单易用

Dify.ai:部署自己的 AI 应用、知识库机器人,简单易用 今天,来分享下 Dify.AI 这个产品,一句话介绍:可供普通人简单易用的部署生成出一个 AI 应用。这是一种使用人工智能技术来帮助团队开发和运营 AI 应用的工具。 什么是 Dify.ai Dify.ai 是一个易于使用的 LLMOps 平台,旨在帮助更多的人创建可持续的、AI 原生的应用。通过对各种应用类型的可视化编排,Di

机器人可能会在月球上提供帮助

登月是我们这个时代最具标志性的事件之一,这可能还算轻描淡写了:这是我们迄今为止在物理上探索得最远的一次。我听过一些当时的老广播,它们可以让你想象出这次航行的重要性。 现在,研究人员表示,我们可能很快就能重返月球,甚至可能很快就会有人类任务前往火星。 火星。艺术家:NASA 这次会有什么不同呢? 有一点是确定的:机器人将大力协助—— 非常多。 在麻省理工学院,我们的一些团队正在开发突破性的

【人工智能/机器学习/机器人】数学基础-学习笔记

函数 奇偶性: 偶函数: f ( − x ) = f ( x ) f(-x)=f(x) f(−x)=f(x)     y轴对称 f ( x ) = x 2 f(x)=x^2 f(x)=x2     f ( − x ) = ( − x ) 2 = x 2 = f ( x ) f(-x)=(-x)^2=x^2=f(x) f(−x)=(−x)2=x2=f(x) 奇函数: f ( − x )

基于PI控制算法的异步感应电机转速控制系统simulink建模与仿真

目录 1.课题概述 2.系统仿真结果 3.核心程序与模型 4.系统原理简介 5.完整工程文件 1.课题概述        基于PI控制算法的异步感应电机转速控制系统simulink建模与仿真。PI控制器是一种经典的线性控制器,它通过将控制量的比例部分和积分部分相结合来实现对系统输出的调节。比例部分用于快速响应偏差,而积分部分则用于消除稳态误差。 2.系统仿真结果 (完整程