基于阻抗控制的工业机器人轨迹追踪系统设计_陈明_201709111

简介：
本文介绍了由陈明于2017年提出的一种基于阻抗控制的工业机器人轨迹追踪系统设计方案，详细探讨了该系统的实现原理及其在提高机器人操作灵活性和适应性方面的应用价值。 【基于阻抗控制的工业机器人轨迹跟踪系统设计】是由陈明等人提出的一种应对工业机器人在与环境交互过程中遇到受力运动问题的方法。该研究针对执行任务时可能遭遇外部干扰的情况，例如装配、搬运或焊接等作业中出现工件碰撞的问题，开发了一种自适应的阻抗控制轨迹跟踪系统。 阻抗控制是一种使机器人模拟柔顺性行为的技术，它让机器人在与环境交互过程中能够像弹性物体一样响应力的变化。研究者通过理论分析论证了该技术解决受力运动问题的有效性，并详细描述了其实现方法。其核心在于调节机器人的动态特性，使其对外部力的反应类似于具有预设机械特性的对象（如弹簧-阻尼器系统），确保机器人在接触环境时能够自我调整以保证轨迹跟踪准确性。 为保障控制系统在离散条件下的稳定性，研究者从离散系统的角度进行了深入分析，并提出了维持稳定运行的具体要求。这通常涉及控制器参数的设计与调整，以适应不同工作条件对机器人的运动性能和稳定性需求。 为了验证该方案的可行性，研究人员使用SolidWorks进行机械结构设计，并结合MATLABSimMechanics构建了仿真模型，创建了一个联合仿真平台。通过模拟机器人在受力情况下的轨迹变化，他们证明了阻抗控制策略的有效性。 此外，在实际测试中采用了埃斯顿ER16工业机器人、EtherCAT总线控制器以及optoforce六维力矩传感器和ATI防碰撞传感器等设备组合，使机器人能够在实时感知外部力量的同时精确调整运动路径。实验结果显示：当受到外力时，机器人能够自适应地改变轨迹；而在外力消失后又能迅速恢复到初始路径继续执行任务，充分证明了基于阻抗控制的轨迹跟踪系统的可行性和实用性。 该研究对于提升工业机器人在复杂环境中的作业能力具有重要的理论和应用价值。通过采用这种技术，不仅提升了机器人的精确运动性能，还增强了其与周围环境交互时的良好柔顺性及抗干扰特性，为未来的智能制造提供了新的解决方案。