煤矿巷道七自由度喷浆机器人轨迹规划与跟踪控制
程欢
邓立营
沈阳工业大学化工装备学院,辽宁沈阳 110000
摘要：针对煤矿巷道喷浆机器人施工过程中存在的动作不连续、位置误差大、稳定性低等问题,提出了 一种煤矿巷道七自由度喷浆机器人轨迹规划与跟踪控制方法.根据喷浆机器人静止时工作臂的运动范围和喷枪沿巷道走向的喷浆长度,将巷道划分为若干待喷截面,并规划机器人在每一截面间的移动轨迹和各截面上的工作臂运动轨迹,从而保证机器人在喷浆过程中动作连续.建立了喷浆机器人运动学模型,先采用三次多项式插值法对机器人移动轨迹进行规划,再通过模型预测控制算法对三次多项式插值生成的参考轨迹进行跟踪控制,实现机器人在巷道内精确、平稳移动.根据标准的D-H参数法建立了工作臂运动学模型,采用3-5-3分段多项式插值法对机器人在待喷截面的工作臂运动轨迹进行规划,使工作臂在喷浆过程中具有连续的加速度.仿真结果表明,喷浆机器人移动过程中最大位置误差为0.07 m,最大方向角误差仅为0.99 rad,移动速度整体稳定,且速度发生波动后能快速回到稳定状态,满足机器人移动准确、平稳的要求;工作臂运动过程中,喷浆轨迹、关节变量变化、关节速度和加速度曲线整体连续、平滑,满足喷浆动作连续、稳定的要求.
关键词：喷浆机器人轨迹规划轨迹跟踪控制模型预测控制3-5-3分段多项式
分类号：TD421(矿山机械)
资助基金：新疆国家重大工程科研计划项目(EQ057/FY056)
论文发表日期：2024-01-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 115-121 )
英文信息