基于力传递模型的连续体机器人驱动误差补偿研究

作     者：齐飞 张恒 裴海珊 陈柏 吴洪涛 QI Fei;ZHANG Heng;PEI Haishan;CHEN Bai;WU Hongtao

作者机构：常州大学机械与轨道交通学院常州213164 南京航空航天大学机电学院南京210016 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2023年第54卷第1期

页      面：402-411页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0802[工学-机械工程] 0901[农学-作物学] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(51575256) 中国博士后科学基金项目(2022M711436) 江苏省普通高校自然科学研究计划项目(21KJB460029)。 

主　　题：连续体机器人 静力学 绳索传动 驱动补偿 运动耦合 

摘      要：针对绳索传动系统中的非线性摩擦、驱动线伸长及关节间耦合效应导致的连续体机器人控制精度较低的问题,提出了一种考虑非线性摩擦的连续体机器人误差补偿方法。基于虚功原理构建包含关节间耦合作用的连续体机器人静力学模型,分析不同预紧力、不同包角等参数对绳-轮传动系统力传递效率的影响规律,并基于改进的Capstan方程建立包含绳索弯曲刚度及非线性摩擦的力传递模型,提出一种基于力传递模型的驱动误差补偿方法,通过运动实验对所建模型及控制方法进行验证。结果表明,补偿前后连续体机器人运动控制精度得到明显提高,平均位置误差由补偿前5.94 mm降低至补偿后3.15 mm,补偿率达46.97%。