基于物联网的机器人并联机构平稳性控制

陈运胜，张创基，孙令真

（广州华立科技职业学院，广东 广州 511325）

0 引 言

随着物联网技术的发展，采用智能传感和物联网技术建立弹性连杆机构并联机器人控制模型，通过传感信息参数识别，进行弹性连杆机构并联机器人的误差稳定性控制和调节，提高弹性连杆机构并联机器人的环境跟随和响应能力。相关弹性连杆机构并联机器人控制系统设计方法研究在物联网技术应用领域具有很好的前景。对弹性连杆机构并联机器人的控制设计建立在机器人智能参数采集和控制律设计基础上，通过光测方法和控制导引等方法，分析弹性连杆机构并联机器人的输出传动误差，通过几何参数表达和点位置参数识别，实现弹性连杆机构并联机器人的控制律设计。本文提出了基于物联网的机器人并联机构平稳性控制方法。采用物联网技术实现对弹性连杆机构并联机器人的传感信息采集，然后进行控制律稳定性设计，最后实现机器人并联机构平稳性控制的仿真测试。

1 机器人并联机构平稳性控制系统总体构架

为实现弹性连杆机构并联机器人控制系统的优化设计，结合嵌入式模糊控制过程方法，采用集成的DSP融合控制技术进行弹性连杆机构并联机器人控制系统的PLC逻辑可编程控制，构建弹性连杆机构并联机器人控制系统的总体结构模型。采用信息交叉编译的方法进行弹性连杆机构并联机器人控制系统的集成控制，设计弹性连杆机构并联机器人控制系统节能控制的自动控制传输协议，在上位机通信模块实现连杆机构并联机器人控制及导引频监控程序引导。构建ROM配置器，采用异步存储控制方法实现弹性连杆机构并联机器人控制系统的嵌入式构架。采用物联网技术，在MCU控制协议层中进行弹性连杆机构并联机器人控制系统的交叉编译和输出总线调度。系统总体构架如图1所示。

图1 系统总体构架

结合传感设备分布式部署，构建弹性连杆机构并联机器人控制系统的信息采集模型。通过传感分布融合设计，实现对弹性连杆机构并联机器人控制系统的输出指令融合。用ARM芯片设计弹性连杆机构并联机器人控制系统的ARMLinux内核，结合ZigBee的云计算技术进行弹性连杆机构并联机器人控制系统的总线控制和传输协议设计。系统的控制对象模型如图2所示。

图2 系统控制对象模型

2 控制算法设计

通过弹性连杆机构并联机器人末端姿态偏移的步态规划，定义在任务空间的纠偏误差参量由个全向运动决策变量信息融合构成，表示为：

由此构建弹性连杆机构并联机器人末端姿态偏移规划模型，计算控制机器人末端执行器沿笛卡儿空间偏移规划函数，表示为：

式中：和分别为机器人末端姿态偏移动态参数；和分别为空间偏移特征量；G()表示弹性连杆机构并联机器人末端姿态偏移的主要控制参数；()表示机器人末端工具位姿参数。

分析对应时间段内机器人末端姿态偏移的控制输出为：

计算在时刻输入机器人的关节参数，采用适应度参数调节，通过传感器获得实际轨迹在时刻的位姿，得到位姿控制函数为：

式中：为机器人的作动器需要完成控制的权重系数；S为心参考的加速度；A为机器人的纠偏误差。

采用比例-积分控制进行轨迹纠偏控制，得到优化控制律为：

综上分析，设计比例-积分控制器，通过连杆负载驱动性设计方法建立机器人的弹性连杆连续操作模型，可实现控制系统优化。

3 实验测试

为测试本文方法在实现弹性连杆机构并联机器人控制的可靠性能，采用MATLAB进行仿真测试，通过物联网底层数据的在线编译方法，实现机器人控制指令写入，采用USB总线构建人机交互输出串行接口。仿真参数设定见表1所列。

表1 系统参数设定

根据仿真环境和参数设定，构建弹性连杆机构并联机器人的运动规划模型，得到传感参数序列如图3所示。

图3 传感参数序列

以图3的传感位姿参数为控制对象模型，得到控制收敛曲线如图4所示。

图4 控制收敛曲线

分析图4得知，采用本文方法进行弹性连杆机构并联机器人控制的收敛性较好，控制误差得到了有效抑制，且控制稳定性和鲁棒性较高。

4 结 语

构建弹性连杆机构并联机器人末端姿态偏移规划模型，计算控制机器人末端执行器沿笛卡儿空间偏移规划参数，结合传感设备分布式部署，构建弹性连杆机构并联机器人控制系统的信息采集模型，通过传感分布融合设计，实现对弹性连杆机构并联机器人控制系统设计。测试得知，本文方法对机器人控制的稳定性较好，鲁棒性较高。