关于工业机器人的高速高精度控制方法的探讨

王远超

摘 要：随在科技高速发展的背景下，工业生产高质量、高效率、高智能的要求进一步的提高，而工业机器人的应用在一定程度上解决了这一问题。因此，在时代发展背景下，对工业机器人高速高精度控制的实践研究已成为工业机器人发展的必然趋势。基于此，本文通过对工业机器人高速高精度控制的简述进一步对现今工业机器人实现高速高精度控制方法“鲁棒时延估计控制设计”以及控制系统结构进行了分析。

关键词：工业机器人；高速高精度；控制方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.168

0 引言

现今，在我国工业建设与发展过程中，工业机器人已成为工业生产制造的主要设备。工业机器人的革新发展，在一定程度上实现了现代工业生产智能化的发展，不仅强化了工业生产的高速化、高安全性的发展，也提升了工业产品的质量和精准性，从而促进了工业企业的竞争优势和可持续发展。随着时代的发展需求工业机器人高速高精度控制已成为工业机器人发展的必然趋势和研究重点。因此，本文对其进行了简要分析，以期为工业机器人的发展提供参考。

1 关于工业机器人高速高精度控制的简述

工业机器人是应用于工业领域一种可实现自动执行工作的一种多功能机器包括“多关节机械手”、“全面自由度的机器装置”等，工业机器人主要是通过人为操控和基于计算机编程程序控制等形式，实现工业作业的[1]。随着科技的发展以及社会对工业生产与产品的要求，工业机器人自动化、智能化的高速高精准控制的发展已成为工业现代化建设与革新的必然趋势。

我国作为工业生产大国，虽然工业机器人的应用已得到广泛的发展甚至在数量上一度超过其他国家，但我国机器人控制与设计邻域现对于发达国家而言相对落后，高速高精准控制型工业机器人多为进口产品。因此，机器人高速高精准控制方法作为工业机器人改革的主要技术已成为相关邻域以科研人员研究的重点。其中工业机器人关节处的运动与整体操作能力的灵活性、高速性以及工业机器人机构的优化性、可控性、使用的高精准性已成为研究内容的“关键技术”。

2 基于鲁棒性控制的时延估计控制器以及H控制技术

由于工业机器人主要由主体、驱动系统和控制系统组成，其中控制系统的结构位置具有一定的非线性，所以该系统存在着不稳定性并容易受外界因素的影响，从而导致工业机器人工作性能的降低。因此，为提升其工作性能，强化控制系统的控制精度，需对其运动的平稳性以及对外界影响因素的调控进行强化发展。而鲁棒性控制在此基础上得以提出并实现发展，鲁棒性控制又称鲁棒性有限时间控制主要目的是在有效的时间内控制机器人的稳定性，从而实现“零”时间下的机器人稳定控制。“时延估计控制器”就是在此研究目标的基础上，依据鲁棒性控制技术得以设计，并服务于工业机器人实现高速高精度控制方法的装置[2]。鲁棒性时延估计控制器依靠机器人运行控制规律，通过计算与相应配制得以实现的。计算工业机器人控制规律的主要公式为：

T=u+（，，），u=--

在上述公式中、指代正常情况下的“对角矩阵”，而（，，）指代评估值。因此，在依据公式的基础上，可得到机器人基于鲁棒性时延估技术基础上的闭环系统中的误差动态，即当w=0时，（，，）=F（，，）=F（，，），所以，当存在的不稳定性逐渐为降低并削弱时，时延估计误差w相应的在减低控制系统的控制质量。当采用鲁棒性时延估计控制方法实现机器人高速高精度控制时，需结合相应的配套设计得以改善从而实现控制目标，从而促使了鲁棒性的H机器人高速高精度控制技术的出现。

基于鲁棒性的H机器人高速高精度控制技术的主要功能在于对工业机器人非线性系统的转化。研究实践证实该技术在一定程度上可有效降低外界因素对工业机器人控制系统以及驱动系统的干扰，从而实现了工业机器人高速高精度的控制。

3 三轴并联机器人的高速高精度控制技术

在基于鲁棒性高速高精度控制技术的基础上，先后出现了函数构造控制方法、齐次控制系统以及基于终端滑模神经网络方法等。此外，在基于三轴并联机器人控制系统结构的基础上，通过构建了可拓展的自适应控制模型技术也在一定程度上实现了工业机器人的高速高精度控制。

三轴并联机器人的控制系统组织结构主要以下几部分构成：首先，“上平台”即动力操作平台，是命令的执行驱动端；“下平台”即静平台，起到机架的固定作用；“运动支链构”主要是实习平台在空间内的链接作用[3]。三轴并联机器人由于具有成本低、易操作、机械装置简单等特点，在我国工业生产中具有普遍的应用。所以，实现三轴并联机器人的高速度高精准控制对我国工业生产发展具有重要意義。因此，在基于三轴并联机器人控制系统组织结构与运行原理的基础上，通过采用自适应控制技术以及可拓控制器在一定程度上解决了三轴并联机器人控制速度以及外界因素引发突变等问题。在三轴并联机器人的控制系统中，通过利用运动控制卡实现对驱动器和电机的控制服务，从而达到对机器人操作界面、驱动系统的信息传输与回传，进而实行了机器人控制系统的高精度控制。

4 结论

总而言之，随着工业生产的现代化革新发展，企业对工业机器人的要求也越来越高，实现工业机器人高速度、高精准度、高稳定性以及高智能化控制已成为工业机器人设计与发展的必然趋势。因此，对工业机机人高速高进度控制技术与控制方法设计与研究具有重要意义。

参考文献：

[1]郭晓彬，刘冠峰，张国英等.Delta并联机器人计算力矩解耦控制与仿真[J].计算机仿真，2015（11）：352-357.

[2]秦娟，叶玉堂，刘娟秀等.高精度视觉光电多指节机器人中的零点归位新方法[J].光电工程，2013（01）：145-150.

[3]张红霞.国内外工业机器人发展现状与趋势研究[J].电子世界，2013（12）：5+7.