兩自由度迭代學(xué)習(xí)控制用于工業(yè)機(jī)器人靈活性補(bǔ)償

大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人使用無(wú)負(fù)載側(cè)誤差測(cè)量的齒輪電機(jī)傳動(dòng),齒輪減速器會(huì)造成傳動(dòng)誤差和振動(dòng)，降低機(jī)械手的靈活性，限制了機(jī)器人在很多方面的應(yīng)用。本文提出了一個(gè)精確有效的迭代學(xué)習(xí)控制方案（ILC）來(lái)補(bǔ)償工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手的關(guān)節(jié)靈活性，引入二自由度ILC方法，伺服靈活性補(bǔ)償更有效。

對(duì)于工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)，除了消除負(fù)載側(cè)跟蹤誤差，也要消除電機(jī)側(cè)跟蹤誤差，電機(jī)側(cè)跟蹤誤差將導(dǎo)致控制器的不良反饋，影響基本伺服性能。一種普遍的消除兩者跟蹤誤差的方法是電動(dòng)機(jī)側(cè)和負(fù)載側(cè)使用雙級(jí)學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，分別是扭矩學(xué)習(xí)行為和電機(jī)參考學(xué)習(xí)行為。但是，因?yàn)橹匦凸I(yè)伺服系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)，電機(jī)幾乎沒(méi)有扭矩學(xué)習(xí)行為。由于機(jī)器人可以被認(rèn)為是非線性多剛體系統(tǒng)的組合和線性質(zhì)量彈簧阻尼鏈，因此引入一個(gè)具有兩自由度的雙級(jí)ILC方案，包括一個(gè)轉(zhuǎn)矩ILC和一個(gè)振動(dòng)ILC，在每次學(xué)習(xí)迭代中引用雙級(jí)ILC，學(xué)習(xí)控制器將學(xué)習(xí)矩陣作用于軌跡跟蹤誤差和誤差的變化，得到學(xué)習(xí)控制量，每次軌跡跟蹤控制后，學(xué)習(xí)控制量都更新。系統(tǒng)的不確定性和變化使用牛頓-歐拉法進(jìn)行評(píng)估，基本前饋轉(zhuǎn)矩通過(guò)高斯過(guò)程回歸（GPR）的扭矩學(xué)習(xí)控制計(jì)算得到，GPR學(xué)習(xí)控制對(duì)高頻加速度誤差和振動(dòng)的影響不敏感。振動(dòng)傳感器直接測(cè)量末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)振動(dòng)。PSD攝像機(jī)的敏感探測(cè)器用于測(cè)量安裝在機(jī)器人上的紅外線標(biāo)記的位置，三軸慣性測(cè)量單元（IMU）用于測(cè)量末端執(zhí)行器加速度和角速度。傳感器融合使用運(yùn)動(dòng)卡爾曼濾波器（KKF），組合來(lái)自PSD攝像機(jī)和慣性測(cè)量單元的綜合測(cè)量效果。通過(guò)直接測(cè)量末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)和使用雙級(jí)ILC控制方案，可以消除電機(jī)側(cè)和負(fù)載側(cè)的跟蹤錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的靈活性補(bǔ)償。

Cong Wang et al.2016 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA)Stockholm, Sweden,May 16-21,2016

編譯：羅蘭