柔性機(jī)械臂的控制方式有哪幾種？

近年來，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，高速、高精度、高負(fù)載重量比的機(jī)器人結(jié)構(gòu)引起了工業(yè)和航空航天領(lǐng)域的關(guān)注。由于運(yùn)動(dòng)過程中關(guān)節(jié)和連桿的柔度效應(yīng)增加，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形，降低任務(wù)執(zhí)行的準(zhǔn)確性。因此，要實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性機(jī)械臂的高精度和有效控制，考慮機(jī)器人機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)柔性特性，還考慮系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。

柔性機(jī)械臂其動(dòng)力學(xué)方程具有強(qiáng)耦合、非線性和實(shí)變的特點(diǎn)，是一個(gè)非常復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。一般來說，柔性機(jī)械臂的控制方式有以下幾種：1、剛性處理，忽略結(jié)構(gòu)彈性變形對(duì)結(jié)構(gòu)剛體運(yùn)動(dòng)的影響。2、前饋補(bǔ)償法。將機(jī)械臂柔性變形引起的機(jī)械振動(dòng)視為對(duì)剛體運(yùn)動(dòng)的確定性干擾，采用前饋補(bǔ)償方法抵消這種干擾。3、加速度反饋控制。Jain ?Sandeep和Khorrami ?FarShad利用末端加速度反饋研究了柔性機(jī)械手的末端軌跡控制。4、被動(dòng)阻尼控制。為了減小柔性體對(duì)彈性變形的影響，選擇各種耗能或儲(chǔ)能材料來設(shè)計(jì)控制振動(dòng)的臂結(jié)構(gòu)，或者在柔性梁上使用阻尼器、復(fù)合阻尼金屬板、阻尼材料、阻尼合金或者用粘彈性阻尼材料形成附加阻尼結(jié)構(gòu)，都是被動(dòng)阻尼控制。5、力反饋控制方法。柔性機(jī)械臂振動(dòng)的力反饋控制是根據(jù)逆動(dòng)力學(xué)分析，通過運(yùn)動(dòng)或力的檢測(cè)反饋補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)力矩，通過臂端的給定運(yùn)動(dòng)獲得施加在驅(qū)動(dòng)端的力矩，實(shí)際上是一種基于逆動(dòng)力學(xué)分析的控制方法。6、適應(yīng)性控制。采用組合自適應(yīng)控制將系統(tǒng)分為關(guān)節(jié)子系統(tǒng)和柔性子系統(tǒng)，采用參數(shù)線性化方法設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制規(guī)則來辨識(shí)柔性機(jī)械臂的不確定參數(shù)，設(shè)計(jì)了具有非線性和參數(shù)不確定性的柔性機(jī)械臂跟蹤控制器。

與剛性機(jī)械臂相比，柔性機(jī)械臂具有結(jié)構(gòu)輕、負(fù)載/自重比高、能耗低、作業(yè)空間大、效率高等特點(diǎn)。它的反應(yīng)快速準(zhǔn)確，有很多潛在的優(yōu)勢(shì)，它在工業(yè)、國(guó)防等應(yīng)用領(lǐng)域占有非常重要的地位。隨著航空航天工業(yè)和機(jī)器人工業(yè)的快速發(fā)展，由多個(gè)柔性部件組成的多柔體系統(tǒng)得到越來越多的應(yīng)用。傳統(tǒng)的多剛體動(dòng)力學(xué)分析和控制方法已經(jīng)不能滿足多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析和控制的要求。柔性機(jī)械臂作為簡(jiǎn)單的非平凡多柔體系統(tǒng)，被廣泛用作多柔體系統(tǒng)的研究模型。