一种柔性机械臂旋转运动和振动的主动控制方法
柔性机械臂振动的线性二次型最优控制
第３７卷第３期
、，ｏ１．３７ Ｎｏ．３ 河北工业大学学报 Ｊ０ＵＲＮ＾１ ０Ｆ ＨＥＢＥＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴｙ ０Ｆ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ ２００８年６月 Ｊｕｎｅ ２００８
文章编号：１００８－２３７３（２００８）０３．００３８．０５
柔性机械臂振动的线性二次型最优控制
李坤，炱今天
（天津工业大学机械电子学院，天津３００１６０）
摘要为抑制柔性机械臂的弹・陛振动，提高定位精度，推导出单杆柔性机械臂的动力学模型并对其进行线性化， 针对线・洼化的系统模型，采用线性二次型最优调节器对柔性机械臂末端残余振动进行控制，仿真结果表明调节器 抑振作用明显． 关键词柔性机械臂；振动抑制；线性二次型调节器；仿真验证 中图分类号ＴＨ１１３．１ 文献标识码Ａ
Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ａ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌｉｎｅａｒ Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ
ＬＩ Ｋｕｎ，ＹＵＮ Ｊｉｎ—ｔｉａｎ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｒｒｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１６０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ，ｔｈｅ ｄｙ・ ｎａｒｎｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆａ ｓｉｎｇｌｅ－ｌｉｎｋ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｒｉｖｅｄ ａｎｄ ｌｉｎｅａｒｌｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄ．Ｗｅ ａｐｐｌｙ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｑｕａｄ・ ｒａｔｉｃ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｔｉｐ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｄｅ１．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｉｐ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ；ｌｉｎｅａｒ ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ
柔性机械臂残余振动控制
第
38卷第
7期振动与冲击
JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCKVol. 38 No. 7 2019
柔性机械臂残余振动控制
杜严锋
，王聪
(
哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨150001)
摘要：为了对柔性机械臂运动后的残余振动进行控制，对柔性机械臂系统建立了一次近似刚柔耦合动力学模
型，并得到了柔性机械臂在非惯性系下的刚柔耦合动力学模型，当柔性机械臂为三角形和梯形运动规律时，针对不同的运
动参数对系统振动变形情况进行了仿真。仿真结果表明，当系统的减速时间相对系统一阶振动周期较小时，系统运动停
止后残余振动的幅值较大，当系统的减速时间等于系统一阶振动周期时，系统的残余振动得到了很好地抑制。当减速时
间不变，系统的残余振动随着匀速转动时间的变化而波动变化，系统的匀速转动时间为系统一阶振动周期的四分之一时，
系统残余振动达到局部极小。
关键词#
柔性机械臂;
刚柔耦合;
残余振动;振动控制
中图分类号 # O313.7
文献标志码：A DOI
： 10. 13465/j. cnki. jvs. 2019. 07. 024
Residual
vibrationcontrol
for
a
flexible
manipulator
DU Yanfeng, WANG Cong
(School of Astronautics，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001
，China)
Abstract
:
In
order
to
control
residual
vibration
for
a
flexible
manipulator
after
its
motion
stopping，
the
first-order
approximation
rigid-flexible
coupled
dynamic
model
was
built
for
the
flexible
manipulator
柔性机械臂动力学建模与控制方法研究进展
第３２卷第１期 ２０１１年Ｏ２月 长春工业大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ ＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｖｏｌ＿３２ ＮＯ．１ Ｆｅｂ．２Ｏ１１
柔性机械臂动力学建模与控制方法研究进展
杨敏， 刘克平
（长春工业大学电气与电子工程学院，吉林长春 １３００１２）
摘 要：柔性机械臂具有质量轻、惯性小、能耗低等优点，随着机器人技术的发展，针对柔性机 械臂的精确建模和有效控制成为国内外学者的重要研究课题。从柔性机械臂动力学建模和动
力学控制方法两方面，介绍了近十年国内外学者的研究现状和最新技术的发展，在此基础上对
各种方法的优缺点进行分析和比较，并对今后的发展进行了展望。 关键词：柔性机械臂；动力学建模；控制策略
中图分类号：ＴＰ２４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４—１３７４（２Ｏｌ１）０１—０００７—０７
Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｍｏｄｅｌ ｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ
ｆｏｒ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ
ＹＡＮＧ Ｍｉｎ．ＬＩＵ Ｋｅ—ｐｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１ ２．Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ ｈａｖｅ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｌｉｇｈｔ—ｗｅｉｇｈｔｅｄ，ｌｅｓｓ—ｉｎｅｒｔｉａ ａｎｄ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｒｏｂｏｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ
ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｈｏｔ ｔｏｐｉｃ ｔｈｅ ａｒｅａ．Ｈｅｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｗｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ
柔性空间机械臂末端运动及柔性振动的模糊自适应补偿控制
第３２卷第１期 ２ ０ １ １年１月 兵 工 学 报 ＡＣＴＡ ＡＲＭＡＭＥＮＴＡＲＩ１ Ｖｏ１．３２ ＮＯ．１ Ｊａｎ． ２Ｏｌ１
柔性空问机械臂末端运动及柔性振动的
模糊自适应补偿控制
粱捷，陈力
（福州大学机械工程及自动化学院，福建福州３５０１０８）
摘要：讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下，具有不确定参数的漂浮基柔性空间机械臂系 统载体姿态与末端爪手惯性空间轨迹跟踪的模糊自适应补偿控制和柔性振动优化控制问题。利用
拉格朗日方程和假设模态法并结合系统动量守恒关系，分析、建立了柔性空间机械臂系统的动力学
方程及运动Ｊａｅｏｂｉ关系。以此为基础，使用奇异摄动法和２种时问尺度的假设，将系统分解为轨迹
跟踪控制器和振动控制器可分开设计的奇异摄动系统。对于快变子系统，使用全局最优线性二次 调节器（ＬＱＲ）控制方法来对柔性杆件的振动进行主动抑制。同时，针对系统参数不确定的情况，
设计了一种标称计算力矩控制器附加模糊自适应补偿控制器的复合控制方案来保证慢变子系统载
体姿态与末端爪手在惯性空间的轨迹跟踪。通过系统数值仿真证实了方法的有效性。 关键词：固体力学；漂浮基柔性空间机械臂；奇异摄动法；惯性空间；模糊自适应补偿控制；
振动优化控制
中图分类号：ＴＰ２４１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００—１０９３（２０１ １）０ｌ－００４５—１３
Ｆｕｚｚｙ Ｌｏｇｉｃ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｅｎｄ－ｅｆｆｅｃｔ Ｍｏｎｔｉｏｎ ａｎｄ
Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｐａｃｅ・ｂａｓｅｄ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ
ＬＩＡＮＧ Ｊｉｅ，ＣＨＥＮ Ｌｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｆｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ ３５０１０８，Ｆｕｊｌａｎ，Ｃｈｉｎａ）
模糊PI_控制器与干扰观测器相结合的空间柔性机械臂的转动控制策略
第 54 卷第 12 期2023 年 12 月中南大学学报(自然科学版) Journal of Central South University (Science and Technology)Vol.54 No.12Dec. 2023
模糊PI控制器与干扰观测器相结合的空间柔性机械臂的
转动控制策略
上官朝伟1，李小彭1, 2，李泉1，尹猛3
(1. 东北大学 机械工程与自动化学院，辽宁 沈阳，110819；
2. 宁夏理工学院 机械工程学院，宁夏 石嘴山，753000；
3. 中国科学院 深圳先进技术研究院，广东 深圳，518055)
摘要：为了减少外部干扰对空间柔性机械臂的系统误差，提高系统的控制精度，提出了一种模糊PI控制器
与干扰观测器相结合的转动控制策略。首先，采用假设模态法和拉格朗日方法，建立了含有干扰力矩的空
间柔性机械臂的初始动力学模型；其次，提出了分别忽略二维变形和忽略非线性项的2种简化动力学模型，
并通过仿真分析对比2种简化模型的建模精度；第三，基于极点配置方法和模糊规则设计了模糊PI控制
器，并基于系统的名义模型设计了干扰观测器；最后，通过仿真分析和地面物理样机实验验证了该方法的
有效性。研究结果表明：忽略非线性项的简化模型与初始模型具有相似的建模精度，极大地降低了计算难
度，能够代替初始模型进行控制系统的设计；模糊PI控制器与干扰观测器相结合的转动控制策略能够实时
调整控制器参数，观测并补偿干扰力矩引起的系统误差，有效提高系统的控制精度。
关键词：空间柔性机械臂；转动控制策略；简化动力学模型；模糊PI控制器
中图分类号：TH113.1；TP13 文献标志码：A 开放科学(资源服务)标识码(OSID)
文章编号：1672-7207（2023）12-4687-12
Rotation control strategy for a space-flexible robotic arm
combining fuzzy PI controller and disturbance observer
一种柔性空间机械臂的刚体运动和柔性振动复合控制方法
第３９卷第５期 ２０１３年１０月 空间控制技术与应用 Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ・１３・
一种柔性空间机械臂的刚体运动和
柔性振动复合控制方法术
葛东明，史纪鑫，邹元杰
（北京空间飞行器总体设计部，北京１０００９４）
摘 要：针对柔性空间机械臂的刚体运动控制和柔性体振动抑制问题，给出了一种反馈和前馈复 合控制方法．对于一个柔性双连杆机械臂，首先设计反馈线性化控制器，消除非线性影响，实现大范
围的刚体运动控制．其次基于闭环回路响应的振动特性，设计输入成型前馈控制器，预成型控制命 令，抑制对结构振动影响显著的某些模态响应．最后仿真结果证实了给出的反馈线性化和输入成型
复合控制方法，可以实现精确的位置控制，同时机械臂的残余振动得到了有效的抑制．
关键词：机械臂；柔性；复合控制；振动抑制；输入成型 中图分类号：Ｖ４１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—１５７９（２０１３）０５—００１３—０６
ＤｏＩ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１６７４一ｌ５７９．２０１３．０５．００３
Ａ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｓｐａｃｅ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ ｗｉｔｈ
Ｒｉｇｉｄ－Ｂｏｄｙ Ｍｏｔｉｏｎ ａｎｄ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ
ＧＥ Ｄｏｎｇｍｉｎｇ，ＳＨＩ Ｊｉｘｉｎ，ＺＯＵ Ｙｕａｎｊｉｅ （Ｂｅｑｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｐａｃｅｅｒ＠Ｓｙｓｔｅｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００９４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｉｇｉｄ—ｂｏｄｙ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｐａｃｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ，ａ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ￣ｅｄｂａｃｋ ａｎｄ ｆｅｅｄ—ｆｏｒｗａｒｄ ｓｃｈｅｍｅｓ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｆｏｒ ａ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｔｗｏ—ｌｉｎｋ
关于机械臂操作柔顺控制方法研究
张蟊 应用科学 １０７
关于机械臂操作柔顺控制方法研究
刘彦成，苟文
（四川农业大学信息与．工程技术学院，四川雅安６２５０００）
摘要用机械臂替代人工完成这类任务，不但可以提高效率，而且可以提高生产过程中的加工精度。在造船，航天，核工业等部门，用 机器人取代人还可以大大提高安全性，这又间接产生经济上的效益。用机械臂操作柔性负载与操作刚性负载的控制方法有很大的不同。对
于柔性负载，在操作过程中，弹性形变必然存在，而且在搬运加工过程中，还存在弹性振动，这必将降低系统的加工精度，严重时，甚至
有可能影响系统稳定性或彻底损坏柔性部件。由于对操作柔性对象的研究刚刚处于起步阶段，而且在控制方法的研究中无论是轨迹跟踪还
是振动抑制都还需要进一步研究，需要不断进行探索。 ・
关键词机械臂；柔性负载；振动抑制
中圈分类号ＴＰ２４１ 文献标识码Ａ 文章编号１６７３—９６７１一（２０１０）０８２—０１０７—０１
Ｏ引言
对于柔性物体的建模方法的选择，直接关系到系统模型的准确性以
及控制方法的有效性。由于柔性物体的分布参数特性，许多学者采用分 布参数法、假设模态法、模态综合法等多种建模方法对柔性物体进行了 建模，并针对各自的数学模型设计出有效的控制器。
本文将对一个中问受外力作用的柔性负载进行分析研究，而操作这 个柔性负载的两个机械臂，分别夹持着柔性负载的左右两个端点，在外
力作用下，跟踪期望的轨迹运动，而在运动过程中，机械臂主动抑制柔 性负载的弹性振动，并有效提高机械臂的控制精度。在此过程中，柔性
负载中间所受作用力对整个柔性负载左右两部分的影响效果是等价的。 换言之，对柔性负载的动力学控制研究实质上是可以分解为左右两个子 系统，仅仅通过对该系统的一半进行研究，即只研究单机械臂操作一端
受外力作用的柔性负载的控制问题即可，并设计相应的控制方法。
１柔性粱单元运动学建模
１）将柔性负载简单抽象为一个在二维空间运动的柔性梁，而不是
柔性机械臂运动控制策略研究
柔性机械臂运动控制策略研究
柔性机械臂是一种具有柔软、弹性特点的机械臂，被广泛应用于机器人领域。其柔性结构使得机械臂能够适应复杂的工作环境，具有较高的灵活性和可靠性。然而，由于其结构特点，如何有效地控制柔性机械臂的运动成为了研究的重点。
一种常见的柔性机械臂运动控制策略是基于传统PID控制算法的方法。PID控制算法利用反馈控制的原理，根据实时的位置/角度误差来调整控制信号，使机械臂达到预期的运动目标。然而，由于柔性机械臂的动力学特性复杂，PID控制算法往往无法满足高精度运动控制的需求。因此，研究者们提出了许多改进的控制策略。
一种改进的控制策略是基于模型预测控制（MPC）的方法。MPC方法通过对机械臂的动力学模型进行建模和预测，从而得到更加精确的控制信号。与PID控制算法相比，MPC方法能够更好地处理柔性机械臂的非线性和时变特性，提高运动控制的精度和稳定性。然而，MPC方法也存在计算复杂度高、实时性差的问题，需要进一步改进和优化。
另一种改进的控制策略是基于人工智能的方法，如深度学习和强化学习。深度学习通过构建深度神经网络模型，从大量的实验数据中学习机械臂的运动规律，实现自适应控制。强化学习则通过不断与环境交互，学习出最优的运动策略。这些基于人工智能的方法能够克服传统控制方法的局限性，具有较好的运动控制效果。然而，这些方法仍然存在训练时间长、模型不可解释等问题，需要进一步完善。
除了以上提到的控制策略，还有一些其他的研究方向。例如，基于自适应控制的方法，根据实时的系统状态，自动调整控制参数以适应系统的变化；基于优化算法的方法，通过求解最优化问题，得到最优的运动规划和控制策略。这些研究方向都在不断推动柔性机械臂运动控制策略的发展。
综上所述，柔性机械臂运动控制策略的研究涉及传统控制算法、模型预测控制、人工智能等多个方面。不同的控制策略在柔性机械臂运动控制的精度、稳定性和实时性上都有各自的优劣。随着科技的不断发展，我们相信在不久的将来，柔性机械臂的运动控制技术会进一步突破和创新，为机器人领域的应用带来更多的可能性。
柔性机械臂振动控制
柔性机械臂振动控制
1引言
随着人类科技水平的不断进步，机器人的应用越来越广泛。新一代机器人正向着高速化、精密化和轻型化的方向飞速发展, 传统的将机器人视为刚体系统的分析与设计方法已显得愈加不适用。近二十年,计及构件及关节弹性影响的柔性机器人动力学分析与振动控制问题已受到国内外学者的广泛关注[1]。在工业、医疗、军事等领域内，它能够代替人类完成大量重复、机械的工作。近些年，人类对外太空的探索不断深入，空间机器人因为具有较强的恶劣环境的适应能力，且完成任务的精确程度较高，正受到越来越多科研机构的关注和重视。
机械臂作为机器人的重要组成部分，其未来的发展趋势是高速、高精度和轻型化。操作灵活、性能稳定的柔性机械臂，无论在航天领域还是在工业领域都具有很高的应用价值。柔性机械臂系统的动力学特点是大范围刚体运动的同时，伴随着柔性臂杆的小幅弹性振动。柔性臂杆的弹性振动将极大地影响机械臂末端的定位精度，甚至影响机器人系统的稳定性。
2研究背景及意义
随着工业自动化程度的提高，工业机器人的应用范围也从传统的汽车制造领域推广到了机械加工业、电子电气业、食品工业、物流、医疗等领域，机器人的科，类包括了焊接机器人、喷涂机器人、洁净机器人和医疗机器人等。
瑞典ABB公司制造的“ IRB5400-12”喷涂机器人(图1所示)，具有6个自由度，工作时关节轴的最大转速137o/S，末端定位精度0.15mm，其性能特点是喷涂精确、工作域大、负载能力强且运行可靠性高。日本FANUC公司制造的“M-10iA”工业机器人(图2所示)，工作半径1420mm，重复精度士0.8mm，主要用途包括搬运、弧焊、机床上下料等。 1
图1 IRB“5400-12”喷漆机器人 图2 “M-10iA”工业机器人
日本松下公司和IRT研究院（(Information and Robotics Technology）联合研制的“KAR”洗碗机辅助机器人(图3所示)，臂杆上安装了18个传感器，手爪配备防滑材料，可以牢牢抓住碗碟，防止意外跌落[2]。如图4所示，是“KAR”机器人正在完成洗碗工作。
参数不确定漂浮基柔性空间机械臂载体姿态、关节协调运动及柔性振动主动抑制的混合控制方案
第２９卷第１１期 振动与冲击 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ
参数不确定漂浮基柔性空间机械臂载体姿态、关节
协调运动及柔性振动主动抑制的混合控制方案
洪昭斌，陈力
（福州大学机械工程及自动化学院，福州３５０１０８）
摘 要：讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下，漂浮基柔性空间机械臂系统可保证载体姿态、关节角协调运动 变结构控制鲁棒性并同时抑制所产生柔性振动的混合控制方案。该变结构控制仅设计来完成渐近解耦的载体姿态及关 节角轨迹追踪，而不能对柔性振动模态进行控制；为了主动抑制柔性杆的振动，使用虚拟控制力的观念生成了变结构控制 所需的混合轨迹，从而为柔性空间机械臂设计了追踪混合轨迹的混合控制方案。数值仿真结果证实了该混合控制方案在 系统参数不确定情况下，能够使载体姿态及机械臂关节角稳定地追踪期望轨迹并对所产生的柔性振动进行主动抑制。 关键词：漂浮基柔性空间机械臂；混合控制；变结构控制；柔性振动控制；虚拟控制力；不确定参数 中图分类号：ＴＰ２４１ 文献标识码：Ａ
在未来的空间活动中，利用空间机械臂完成各种
空间作业，已被各国空间技术研究人员共同认识到是
一种行之有效的最佳选择，对空问机器人动力学与控
制的研究也因此受到了国内外众多学者的关注¨一 。
由于空间环境下液体控制燃料极其宝贵，使用载体位
置、姿态均不受控制的自由浮动空间机械臂系统将可
最大限度地节省燃料，但在某些特定情况下，如为了保 持无线电通讯联络，要求航夭器上的天线指向地面的
某一指定区域，太阳能帆板保持正常工作需要不问断
地朝向太阳，这些情况下必须使用载体姿态受控的空
间机械臂系统。因此，研究机械臂操作期间载体姿态
与关节协调运动的控制问题有重要的实际意义。同
时，空间机械臂一般具有质量轻、手臂长和负载大等特
点，而随着机器人控制技术的不断发展，必须考虑臂杆
柔性的对整个系统的影响才能获得更好的控制精度和