[1]常丽园.基于模糊补偿的工业机械手末端轨迹跟踪控制研究[J].工业仪表与自动化装置,2025,(04):91-95.[doi:10.19950/j.cnki.CN61-1121/TH.2025.04.016]
　CHANG Liyuan.Research on end effector trajectory tracking control of industrial robotic arm based on fuzzy compensation[J].Industrial Instrumentation & Automation,2025,(04):91-95.[doi:10.19950/j.cnki.CN61-1121/TH.2025.04.016]
点击复制

基于模糊补偿的工业机械手末端轨迹跟踪控制研究()

《工业仪表与自动化装置》[ISSN:1000-0682/CN:61-1121/TH]

卷:
期数:
2025年04期
页码:
91-95
栏目:
出版日期:
2025-08-15

文章信息/Info

Title:
Research on end effector trajectory tracking control of industrial robotic arm based on fuzzy compensation
文章编号:
1000-0682（2025）04-0091-05
作者:
常丽园
陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710300
Author(s):
CHANG Liyuan
(Shaanxi Institute of Technology, Shaanxi Xi’an 710300,China)
关键词:
模糊补偿; 工业机械手; 末端轨迹; 跟踪控制; 动力学模型; 控制器
Keywords:
fuzzy compensation;  industrial robotic arm;  end trajectory;  tracking control;  dynamic model;  controller
分类号:
TH137
DOI:
10.19950/j.cnki.CN61-1121/TH.2025.04.016
文献标志码:
A
摘要:
由于工业机械手构型与操作空间的非线性关系，操作空间轨迹规划违反了构型空间约束，导致关节驱动器饱和。一旦发生饱和现象，难以准确控制机械手的末端轨迹，控制超调量过高。为解决这一问题，现提出基于模糊补偿的工业机械手末端轨迹跟踪控制方法。通过分析工业机械手的结构，分析机械手不同关节之间的运动关系，提取运动学参数。基于此，定义滑模面函数，设计相应的控制律，防止机械手因约束偏差产生奇异状态。在模糊补偿的作用下，设定隶属度函数，先对输入变量进行模糊化处理。结合设计控制律，计算对应的控制误差，防止饱和的同时构建机械手末端轨迹跟踪控制器。对控制器的控制结果进行解模糊化处理，输出准确度较高的控制结果。实验结果表明，设计的控制方法在实际应用中超调量为4.99%，其能够有效控制机械手末端轨迹的偏差。
Abstract:
Due to the nonlinear relationship between the configuration of industrial robotic arms and the operating space, trajectory planning in the operating space violates the constraints of the configuration space, resulting in saturation of joint actuators. Once saturation occurs, it is difficult to accurately control the end trajectory of the robotic arm and control the overshoot to be too high. To address this issue, a fuzzy compensation based end effector trajectory tracking control method for industrial robotic arms is proposed. By analyzing the structure of industrial robotic arms, analyzing the motion relationships between different joints of the robotic arm, and extracting kinematic parameters. Based on this, define the sliding surface function and design corresponding control laws to prevent the robotic arm from generating singular states due to constraint deviations. Under the action of fuzzy compensation, a membership function is set, and the input variables are first fuzzified. Combined with the design of the control law, the corresponding control error is calculated to prevent saturation while constructing the end effector trajectory tracking controller of the robotic arm. The control results of the controller are deblurred and output with high accuracy. The experimental results show that the designed control method has an overshoot of 4.99% in practical applications, which can effectively control the deviation of the end trajectory of the robotic arm.

参考文献/References:

[1] 何华,刘全,申屠舒展,等. 轮式多机协同搬运机器人轨迹跟踪控制器设计[J]. 机械工程学报, 2024, 60 (11): 145-155.

[2] 沈孝龙,王吉芳,秦宇飞,等. 基于改进差分进化算法的机械手轨迹控制[J]. 组合机床与自动化加工技术, 2022(05): 105-108+112.
[3] Hernandez-Sanchez A , Mireles-Perez C , Chairez A P A C .Trajectory Tracking of Robotic Arm Based on Power Regulation of Actuator Using Neural Averaged Subgradient Control[J]. IFAC-PapersOnLine, 2022, 55(9):99-104.
[4] Bhaskarwar T , Aole S , Chile R ,et al. Enhanced ADRC for sinusoidal trajectory tracking of an upper limb robotic rehabilitation exoskeleton[J]. International Journal of Dynamics and Control, 2024, 12(7):2424-2436.
[5] 郭明义,田颖,赵晓宇. 基于水流环境的水下机械手动力学及控制方法研究综述[J]. 船舶工程, 2023, 45 (04): 1-7.
[6] 杨双义,许洋洋,耿志伟. 采用电机驱动机械手自适应模糊控制研究[J]. 中国工程机械学报, 2023, 21 (01): 56-60.
[7] 王新平,王永刚,王子浩. 铁路货车制动梁组装机械手移动控制方法[J]. 铁道机车车辆, 2022, 42 (04): 96-101.
[8] 马金茹,高文华,祁宇明. 一种自适应扰动观测器的机械手滑模控制研究[J]. 机床与液压, 2022, 50 (03): 54-60.
[9] 李姗姗,李航标,沈羽. 六自由度机械手轨迹位置跟踪控制策略研究[J]. 机械设计与制造, 2024(07): 361-367.
[10] 张鑫,秦东晨,谢远龙,等. 基于双环自适应滑模的移动机器人轨迹跟踪控制[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版), 2024, 47 (01): 13-20.
[11] 龙琴,袁森,李魏魏. 基于快速平稳幂次趋近律AGV滑模轨迹跟踪控制研究[J]. 科学技术与工程, 2024, 24 (08): 3276-3283.
[12] 刘帅,王帆,李丙林. 非完整约束下机器人运动轨迹跟踪控制仿真[J]. 计算机仿真,2023,40(10):422-425,444.
[13] 张政,董振乐,周志刚,等. 多自由度电动静液驱动机械臂轨迹跟踪控制[J]. 兵器装备工程学报, 2024, 45 (08): 208-216.
[14] 孙芳艳,艾自东. 基于事件触发的机械臂轨迹跟踪控制[J]. 组合机床与自动化加工技术, 2024 (06): 76-80.
[15] 李云峰,王聪,李玉琴. 多算法融合的并联食品分拣机器人轨迹跟踪控制方法[J]. 食品与机械, 2024, 40 (04): 72-77.

相似文献/References:

[1]石书培,褚建新*,周贤文.基于神经网络补偿的温湿度试验箱模糊解耦控制[J].工业仪表与自动化装置,2018,(05):67.[doi:1000-0682（2018）05-0000-00]
　SHI Shupei,CHU Jianxin*,ZHOU Xianwen.Fuzzy decoupling control of temperature and humidity chamber based on neural network compensation[J].Industrial Instrumentation & Automation,2018,(04):67.[doi:1000-0682（2018）05-0000-00]

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2024-12-10第一作者：常丽园（1992—），女，陕西宝鸡人，长安大学研究生，陕西国防工业职业技术学院教师，讲师，研究方向为人工智能、机器视觉及自动化相关的研究。E-mail：1194678001@qq.com
更新日期/Last Update: 1900-01-01