70、机器人设计与运动规划研究

机器人设计与运动规划研究

机器人原型与实验

1. 原型平台搭建
   • 机器人原型测试平台的驱动电机采用 ASME - MRB（最大输出扭矩 38 Nm）及其减速器。
   • 柔性电缆使用直径 1mm 的钢丝绳，套管采用矩形弹簧钢丝缠绕，外径 2.2mm，内径 1.2mm 的螺旋套管。
   • 机械臂控制系统的下位机采用 NI - cRIO - 9067。控制程序先在上位机用 Labview 软件编写，再通过 Can 接口下载到运行实时系统的下位机执行。
   • 关节角度反馈信号由编码器测量后输入 NI - 9205 模块，运动控制信号由 NI - 9264 模块输出到电机驱动器，实时反馈和数据监测频率设为 1kHz。
2. 位置跟踪控制实验
   • 以关节四为实验对象，输入相同控制信号测试不同控制器的位置跟踪性能。
   • 当输入相同阶跃控制信号使关节在 60° - 120° 间移动时，开环、PID 控制器和迭代学习控制器的最大跟踪误差分别为 1.56°、1.47°和 0.31°。
   • 输入幅值为 60°和 30°的正弦控制信号测试，开环、PID 控制器和迭代学习控制器的最大跟踪误差分别为 0.42°、0.3°和 0.09°。
   • 迭代学习控制器能显著降低跟踪误差，收敛速度快、跟踪精度高，可提升系统控制性能。其误差迭代曲线显示，误差随迭代次数增加显著减小，一定次数后趋于稳定。