于旭蕾，李相澤

(1.沈陽工學院 信息與控制學院，沈陽 113122; 2.東北大學 計算機科學與工程學院，沈陽 110169)

0 引言

目前智能科技的快速發(fā)展，機器人逐漸被應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活中，傳統(tǒng)的服務(wù)式機器人以電機為核心設(shè)備，可進行重復(fù)運動，但靈活性較差[1-2]。由于氣動技術(shù)具有剛性強、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于機械臂的生產(chǎn)和研發(fā)中，并替代人工操作，進行高質(zhì)量的服務(wù)工作，極大地節(jié)約了人力資源，提升了工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量[3]。但目前設(shè)計的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性差、響應(yīng)速度慢，不能發(fā)出準確的控制指令，導(dǎo)致實際應(yīng)用過程中易出現(xiàn)操作誤差，不利于機器人的可持續(xù)應(yīng)用和發(fā)展。

為此，相關(guān)領(lǐng)域研究人員對氣動輕量機械臂展開了深入研究。文獻[4]設(shè)計了基于反步法的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)，通過構(gòu)建機械臂運動模型，對機械臂的非線性運動進行深入分析，利用反步法設(shè)計伺服控制系統(tǒng)，并結(jié)合機械柔順控制方法，有效控制機械臂的關(guān)節(jié)驅(qū)動器，整體控制效果良好，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，常出現(xiàn)控制誤差。文獻[5]設(shè)計了基于嵌入式運動控制器的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)，充分利用嵌入式運動控制器的實用性、高穩(wěn)定性以及較高的抗電磁干擾能力，采用力矩傳感器進行數(shù)據(jù)采集，通過AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，從而生成準確的控制指令，整體穩(wěn)定性較高，但控制指令的執(zhí)行力較差，整體控制效果較為不理想。

針對上述問題，氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)設(shè)計的主要難點在于機械臂無法應(yīng)對外界環(huán)境的變化，導(dǎo)致機械臂控制穩(wěn)定性和效果較差。為此，本文設(shè)計了基于JAVA技術(shù)平臺的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)。采用JAVA技術(shù)平臺，在RTW環(huán)境下搭建系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，預(yù)設(shè)JAVA開發(fā)環(huán)境，完成了控制系統(tǒng)軟件設(shè)計。通過測試驗證了JAVA技術(shù)平臺為氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)的開發(fā)和運行提供了可擴展性平臺，能夠更好地適應(yīng)外界環(huán)境變化，對氣動輕量機械臂進行交互響應(yīng)和實時行為，從而有效實現(xiàn)氣動輕量機械臂伺服控制，精確控制氣動輕量機械臂姿態(tài)，以此來確保氣動輕量機械臂伺服控制穩(wěn)定性和效果。

1 基于JAVA技術(shù)平臺的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 電機模型

針對直流電機驅(qū)動型機械臂，首先設(shè)計全關(guān)機控制系統(tǒng)，在滿足JAVA技術(shù)平臺運行的情況下，建立機械臂直流電機模型，每一個直流電機對應(yīng)一個關(guān)節(jié)，是控制系統(tǒng)的核心控制對象。結(jié)合直流電動機的運行特性和組成結(jié)構(gòu)，采用電阻電感型串聯(lián)電路作為直流電動機的中樞電路，忽略電磁的時間干擾[6-7]。電機模型中的直流電機等效電路如圖1所示。

圖1 直流電機等效電路

觀察圖1可知，直流電機內(nèi)部有3個電阻，分別控制電壓、電流的方向，直流電機能夠直接控制系統(tǒng)，通過電樞構(gòu)造和反電勢原理實現(xiàn)控制，內(nèi)部的電阻和電機通過串聯(lián)形成電路，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行[8-9]。

電機時間常數(shù)的取值影響到了機械臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的靈敏度，為保證機械臂運動的準確控制，針對時間常數(shù)需結(jié)合多組階躍信號進行多次測量，以保證電機處于正常運行狀態(tài)[10]。

1.2 關(guān)節(jié)雙閉環(huán)控制器

在考慮噪聲干擾以及帶寬大小的影響下，為提升系統(tǒng)的抗噪聲干擾能力和噪聲消除能力，本文選擇關(guān)節(jié)雙閉環(huán)控制器對機械臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角進行控制[11]。雙閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)

根據(jù)圖2可知，雙閉環(huán)控制系統(tǒng)采用上下兩個閉環(huán)，通過位置控制器實現(xiàn)位置反饋和速度反饋。雙閉環(huán)控制系統(tǒng)工作原理為：首先，關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速由內(nèi)環(huán)即速度環(huán)進行控制，在功能上，內(nèi)環(huán)負責接收轉(zhuǎn)速傳感器的采集數(shù)據(jù)，為提升系統(tǒng)響應(yīng)速度，內(nèi)環(huán)帶寬相對外環(huán)較大，能夠有效抵御噪聲干擾。關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角由外環(huán)即位置環(huán)進行控制，在功能上，外環(huán)負責接收位置傳感器的采集數(shù)據(jù)，位置傳感器的型號為MEAS MS32、大小為TDFN：2.5×2.5×0.8、精度為0.1 kA/m(典型值)、量程為：1～3 kA/m磁場開關(guān)，為有效消除和抑制噪聲，外環(huán)的帶寬相對較小[12-13]。基于內(nèi)外環(huán)的結(jié)構(gòu)特性和功能，關(guān)節(jié)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)建以JAVA技術(shù)為基礎(chǔ)在RTW環(huán)境下進行搭建，傳感器的采集數(shù)據(jù)以及控制器內(nèi)部的控制指令的發(fā)送通過PCI1711數(shù)據(jù)傳輸器完成。通過信息傳遞實現(xiàn)較好的控制，積分器在控制過程中發(fā)揮著核心作用，能夠分析整體性能，處理積分數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)研究。

1.2.1 速度環(huán)設(shè)計

速度環(huán)作為關(guān)節(jié)雙閉環(huán)控制器的內(nèi)環(huán)，其工作狀態(tài)受機械臂運動摩擦力以及電機齒輪縫隙等多種因素的影響，大部分影響因素為非線性因素，其變化規(guī)律難以掌握，且大多數(shù)干擾存在于低頻關(guān)節(jié)系統(tǒng)中，為維護系統(tǒng)的穩(wěn)定性，速度環(huán)利用微分控制，雖然微分控制法的控制效果好，但若設(shè)計不合理可能導(dǎo)致系統(tǒng)的主導(dǎo)極點不受控制，造成系統(tǒng)響應(yīng)延遲等情況的發(fā)生，故在設(shè)計內(nèi)環(huán)時，需結(jié)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)試比例參數(shù)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性達到預(yù)期狀態(tài)[14]。初始化系統(tǒng)參數(shù)，設(shè)置系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)，輸出速度環(huán)的階躍響應(yīng)曲線如圖3所示。

圖3 速度環(huán)階躍響應(yīng)曲線

根據(jù)圖3的響應(yīng)曲線可知，當運行時間為3.0 s時，電壓開始大幅度上升，在上升到1.0 V之后，雖然有所波動，但是基本能夠保持穩(wěn)定。

1.2.2 位置環(huán)設(shè)計

位置環(huán)不僅是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的外環(huán)，同時也是系統(tǒng)的主回路。在外環(huán)中，由于內(nèi)環(huán)速度傳感器的數(shù)據(jù)獲取和微分控制，導(dǎo)致系統(tǒng)主回路也受微分控制的影響，在內(nèi)環(huán)中，可以消除局部靜差，而在外環(huán)中，由于帶寬較低，局部靜差難以消除，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性較低[15]。為此，本文通過比例控制法降低微分控制對系統(tǒng)主回路的影響，即在控制器的基礎(chǔ)上，在外環(huán)上串聯(lián)一個適當比例的校正環(huán)節(jié)，以抵消系統(tǒng)主回路中的局部靜差，經(jīng)過多次測試，總結(jié)出最適合系統(tǒng)運行的帶寬比例，即本著外環(huán)帶寬是內(nèi)環(huán)帶寬五分之一的比例原則，調(diào)節(jié)控制器參數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)采集器設(shè)計

數(shù)據(jù)采集器會將傳感器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可接收的模式，方便微處理器后期讀取，計算測量值和真實值之間的關(guān)系，利用RS-485通訊接口完成信息通訊。在GPTRS網(wǎng)絡(luò)上輸入得到的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到中控室，由中控室完成信息的整體控制。

由于微處理器能夠發(fā)送信息，完成信息的控制，所以利用RS-485通訊接口連接GPRS DTU，為降低控制系統(tǒng)的工作成本，提高系統(tǒng)的使用能力，因此在單片機內(nèi)部加入了MAX785芯片。單片機的工作電壓為3.3～5 V，確保電壓的穩(wěn)定性，不會出現(xiàn)電壓抖動。采集器的工作溫度在-40～+60 ℃之間，在正常模式下，會出現(xiàn)功耗，一般能夠控制在7mA以內(nèi)，如果系統(tǒng)內(nèi)部采集器處于掉電模式，則功耗小于0.1 μA。掉電模式可以有效降低系統(tǒng)的功耗，適用于不同的低功耗場合，完成數(shù)據(jù)遠程采集。

采集器內(nèi)部的單片機具有A/D轉(zhuǎn)換器，位于不同的PI口上，可以通過采集數(shù)據(jù)改變轉(zhuǎn)換速度，確?？刂葡到y(tǒng)在運行過程中的精度。單片機12位A/D采樣的精度為±0.19%，能夠有效滿足系統(tǒng)要求。

MAX785芯片具有RS-485的通訊功能，采用的通訊方式為半雙工通訊，能夠?qū)崿F(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，提高傳輸速率，并提供有效的電源電壓。相比于其他的通訊芯片，MAX785芯片的價格更低。

采集器采集的信號包括開關(guān)量和模擬信號，所得到的開關(guān)量在輸入系統(tǒng)內(nèi)部之前，需要經(jīng)過去抖動操作，這樣系統(tǒng)才能在中斷外界連接的方式快速讀取數(shù)據(jù)。由于采集器內(nèi)部的單片機不具備直接讀取電流的能力，因此需要經(jīng)過精密采樣才能完成電流與電壓的高精度轉(zhuǎn)換，在不同的端口中輸入信息，實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換和讀取。系統(tǒng)采集器擁有4個通道，每一個通道都與單片機相連，能夠快速實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換。

1.4 數(shù)據(jù)處理單元設(shè)計

數(shù)據(jù)處理單元是實現(xiàn)設(shè)備全維度狀態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)，為保證數(shù)據(jù)處理精度，設(shè)計相應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)進行檢測數(shù)據(jù)處理，主要的硬件結(jié)構(gòu)包含數(shù)據(jù)處理器、微控制器和串行通信模塊三部分，對應(yīng)硬件結(jié)構(gòu)和功能如下。

數(shù)據(jù)處理器。數(shù)據(jù)處理器包含多路電流傳感器、A/D信號轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)寄存器以及預(yù)處理電路等。其內(nèi)部的電路設(shè)計采用集成電路設(shè)計法，即在微控制器的控制下實現(xiàn)信號的A/D轉(zhuǎn)換功能。其中，電流傳感器承擔主要的數(shù)據(jù)處理工作，處理信息包含數(shù)據(jù)的運行電流、電壓、頻率、幅值等多種信息。寄存器能夠存儲短時間內(nèi)的處理數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)的預(yù)處理在寄存器中實現(xiàn)，處理目的在于將處理數(shù)據(jù)調(diào)配到試樣A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)需求。

為滿足高強度的控制需求，微控制器采用STCl2C5-A60S2單片機為控制核心，集成8051控制內(nèi)核、定時器、FLASH等控制核心，保證微控制的控制效果，同時采用8通道和兩個I/0接口進行指令傳輸，指令傳輸有序，能對微控制器自身和數(shù)據(jù)處理模塊中所有元件進行控制，且內(nèi)設(shè)看門狗的在線編程模塊，支持功能擴展，進一步提升微控制器的適應(yīng)性、可擴展性和靈活性。

串行通信模塊。通信是數(shù)據(jù)處理模塊與其他模塊進行數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)，為配合STCl2C5A60S2單片機的應(yīng)用需求，采用RS232串行通信進行通信連接，保證數(shù)據(jù)處理器內(nèi)部和外部通信的質(zhì)量。RS232串行通信的優(yōu)勢在于邏輯轉(zhuǎn)換靈活，針對不同的設(shè)備運行電壓，邏輯轉(zhuǎn)換信號低于兩個2個幅度，最大限度地保證數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性。

2 機械臂設(shè)計參數(shù)

采用機械臂D-H參數(shù)法，得到氣動輕量機械臂的D-H參數(shù)如表1所示。

表1 氣動輕量機械臂的D-H參數(shù)

在表1中，關(guān)節(jié)1、關(guān)節(jié)2、關(guān)節(jié)3是公知的，并且能夠采用直尺來測量。其中，角度的大小不會對氣動輕量機械臂末端執(zhí)行機構(gòu)的位置產(chǎn)生任何影響，僅用于對氣動輕量機械臂末端執(zhí)行機構(gòu)的抓取姿勢進行控制，而θ1、θ1和θ3會對氣動輕量機械臂坐標位置產(chǎn)生影響。

3 基于JAVA技術(shù)平臺的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

JAVA是一門功能強大、應(yīng)用簡單、面向?qū)ο?、具有可移植性的編程語言。JAVA技術(shù)平臺可以實現(xiàn)跨平臺運行，在應(yīng)用JAVA編程語言進行程序開發(fā)和運行時，往往需要預(yù)設(shè)JDK(JAVA開發(fā)環(huán)境)和JRE(JAVA運行環(huán)境)，而JAVA技術(shù)平臺能夠為氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)的開發(fā)和運行提供了可擴展性平臺，可有效地適應(yīng)外界環(huán)境變化，從而確保氣動輕量機械臂伺服控制穩(wěn)定性和效果。因此，在系統(tǒng)硬件的支持下，本文以JAVA技術(shù)平臺為基礎(chǔ)，采用JAVA編程語言設(shè)計氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)軟件，詳細設(shè)計如下。

3.1 補償控制

針對氣動輕量機械臂的補償控制采用加速度前饋補償法和摩擦力前饋補償法?？紤]氣動輕量機械臂在低速運動中受氣體的可壓縮性影響較大，其機械臂自身具有低阻尼特性，系統(tǒng)剛性較低，導(dǎo)致伺服控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性較差，因此提升系統(tǒng)的剛性對于提升系統(tǒng)的控制能力具有重要作用。

采用一階慣性環(huán)節(jié)對電機模型進行等效描述，等效式如下：

(1)

公式(1)中，K為電機的比例系數(shù)；T為時間常數(shù)；n(s)為控制時間；U(s)為驅(qū)動時間。

PID+加速度反饋和摩擦力前饋補償策略如圖4所示。

圖4 PID+加速度反饋和摩擦力前饋補償策略

3.2 機械臂運動控制

機械臂本身是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，針對其運動控制的難度系數(shù)相對較高，機械臂運動控制的設(shè)計要求控制機械臂上每一個關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動的角度，以確保機械臂以正確的運動姿態(tài)完成相對應(yīng)的動作。

針對機械臂的運動控制，每一個關(guān)節(jié)都可視為一個因變量，可運用運動學分析法分析關(guān)節(jié)角度與機械臂之間的關(guān)系作為運動控制的基礎(chǔ)，機械臂每個關(guān)節(jié)的變換矩陣An的計算公式如下：

(2)

公式(2)中，L為機械臂的關(guān)節(jié)長度；θ為機械臂關(guān)節(jié)的偏轉(zhuǎn)角度。

機械臂的臂座與抓手之間的總變換矩陣Tn如下：

Tn=A1A2A3......Am

(3)

公式(3)中，A1、A2、A3、Am均表示機械臂關(guān)節(jié)變換矩陣；m表示該機械臂擁有的關(guān)節(jié)個數(shù)[18]。

根據(jù)變化矩陣確定機械臂之間的關(guān)系，實現(xiàn)機械臂運動控制。

3.3 目標特征提取與匹配

在機械臂對目標物體采取抓取等操作之前，首先識別目標物體并進行物體測量[19]。利用目標識別成像原理[20-21]，抽取成像目標特征，并與實時獲取的圖像進行特征比對。為提升目標識別的精度，結(jié)合JAVA編程技術(shù)、特征提取法以及特征匹配法編譯目標識別程序。

由于機械臂圖像采集系統(tǒng)的采集圖像為積分圖像，為縮短圖像識別的時間，采用Hessian矩陣尋找圖像中像素最亮或最暗的點為特征點，并利用最大值計算法計算特征點的匹配值[22]。

Hessian矩陣H(σ)在特征點f(x,y)的定義式如下：

(4)

公式(4)中，σ為特征提取尺度；H(x,σ)為矩陣H(σ)在x處的卷積；H(y,σ)為矩陣H(σ)在y處的卷積[23]。

尋找到特征點后，提取特征信息，將特征信息與數(shù)據(jù)庫中已有的信息進行匹配，匹配計算公式如下：

(5)

公式(5)中，G為匹配值，當G值為0時，表示數(shù)據(jù)庫中無與特征點相匹配的數(shù)據(jù)，特征匹配失敗。當G值為1時，表示特征匹配成功，數(shù)據(jù)庫輸出與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息[24-25]。確定匹配值后，完成氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)控制。

4 實驗分析

為了驗證所提方法設(shè)計的基于JAVA技術(shù)平臺的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)的有效性，采用所提方法設(shè)計的伺服控制系統(tǒng)、文獻[4]設(shè)計的基于反步法的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)和文獻[5]設(shè)計的基于嵌入式運動控制器的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)進行實驗對比。設(shè)定實驗參數(shù)如表2所示。

表2 實驗參數(shù)

根據(jù)表1的實驗參數(shù)，選用3種系統(tǒng)進行實驗對比，得到機械臂小臂關(guān)節(jié)和大臂關(guān)節(jié)的運行角度如圖5和圖6所示。

圖5 小臂關(guān)節(jié)機械臂正弦響應(yīng)曲線

根據(jù)圖5可知，機械臂小臂關(guān)節(jié)正弦響應(yīng)曲線在45 s共經(jīng)歷了3次波動，存在3個波峰，波動時間間隔15 s。在3次波動中，機械角度的目標角度與本文提出的伺服控制系統(tǒng)基本一致，維持在95°左右，波動方式也能保持一致，而文獻[4]設(shè)計的基于反步法的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)和文獻[5]設(shè)計的基于嵌入式運動控制器的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)運動方式和波動峰值與實際機械角度有很大差距，文獻[4]設(shè)計的基于反步法的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)的波動峰值為80°，而文獻[5]設(shè)計的基于嵌入式運動控制器的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)的波動峰值為60°，與目標值95°有極大的差距，難以滿足伺服控制的最終要求，不適合于實際應(yīng)用中。

圖6 大臂關(guān)節(jié)機械臂正弦響應(yīng)曲線

根據(jù)圖6可知，在45 s伺服控制時間內(nèi)，大臂關(guān)節(jié)機械臂正弦響應(yīng)曲線共有2次波動，波動時間間隔為22.5 s。在波動間隔上所提方法設(shè)計的基于JAVA技術(shù)平臺的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)與文獻[4]和文獻[5]設(shè)計的系統(tǒng)都能夠與目標控制方式保持一致，但是在機械角度上，文獻[4]和文獻[5]設(shè)計的系統(tǒng)顯示出極大的局限性。而所提方法設(shè)計的系統(tǒng)兩次波峰均維持在95°左右，與目標控制方式完全吻合，波峰也保持一致。文獻[4]設(shè)計的基于反步法的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)的波峰為82°，文獻[5]設(shè)計的基于嵌入式運動控制器的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)的波峰為60°，與目標值相差較大，難以完成預(yù)計的工作方式。

綜上所述，使用所提方法設(shè)計的基于JAVA技術(shù)平臺的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)控制后，機械臂的大臂和小臂的偏移角度與目標角度基本能夠保持一致，以平穩(wěn)的狀態(tài)運行，其控制穩(wěn)定性較好。而使用文獻[4]設(shè)計的基于反步法的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)、文獻[5]設(shè)計的基于嵌入式運動控制器的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)后，機械臂雖然也能夠穩(wěn)定地運行，但是運行的角度與目標角度相差較大，難以達到要求。

對機械臂的運行路線進行統(tǒng)計，分別在外界環(huán)境無變化和存在變化兩方面進行實驗，在存在變化的外界環(huán)境中放置不同數(shù)量和位置的障礙物，從x，y，z三個方向比較運行偏差，得到的實驗結(jié)果如表3和表4所示。

表3 外界環(huán)境無變化情況下機械臂運行偏差實驗結(jié)果

表4 外界環(huán)境變化情況下機械臂運行偏差實驗結(jié)果

根據(jù)表3可知，在外界環(huán)境無變化的情況下，所提方法設(shè)計的機械臂伺服控制系統(tǒng)的控制能力優(yōu)于文獻[4]和文獻[5]設(shè)計的控制系統(tǒng)，起始點、中間點和終止點與目標定位完全相符，而傳統(tǒng)系統(tǒng)與規(guī)定的路線相差較大。

根據(jù)表4可知，當外界環(huán)境出現(xiàn)變化時，所提方法設(shè)計的系統(tǒng)和文獻[4]和文獻[5]設(shè)計的系統(tǒng)都難以與實際定位保持一致，但是所提方法設(shè)計的系統(tǒng)相差較小，而文獻[4]和文獻[5]設(shè)計的系統(tǒng)相差過大。造成這種現(xiàn)象的原因是，所提方法設(shè)計的系統(tǒng)利用JAVA技術(shù)平臺，通過雙目測量視覺誤差，確定誤差位置，根據(jù)位置反饋提取特征，因此可以很好地保證運行精度，確保機械臂控制效果。而文獻[4]和文獻[5]設(shè)計的系統(tǒng)在控制過程中不具備反饋能力，在運行過程中容易由于視錯覺造成誤差，難以實現(xiàn)精準控制。

5 結(jié)束語

針對當前氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)出現(xiàn)的穩(wěn)定性差、控制效果不理想等問題，設(shè)計了基于JAVA技術(shù)平臺的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)，通過硬件設(shè)計和軟件設(shè)計完善系統(tǒng)功能，實驗結(jié)果表明，所提方法設(shè)計的伺服控制系統(tǒng)具有較好的應(yīng)用性能，針對機械臂的非線性運動信號能夠及時反饋，且運行穩(wěn)定性高、誤差小，適用于氣動輕量機械臂的生產(chǎn)中。所提方法設(shè)計的氣動輕量機械臂伺服控制系統(tǒng)在低電壓工作環(huán)境下的適應(yīng)性不強，可能出現(xiàn)指令生成緩慢等現(xiàn)象，其整體適應(yīng)性還需進一步增強。