【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】日前，中科院合肥研究院等離子體所裝置主機工程研究室遙操作課題組在輕量化柔性組件機械臂的動態(tài)特性分析和運動控制研究工作中取得了一定進展。研究成果發(fā)表在中科院一區(qū)TOP期刊Applied Mathematical Modelling上。
 

　　由輕量化材料組成的柔性機械臂具有節(jié)能、輕質(zhì)、體積小、工作空間大、運輸方便、制造成本低等諸多優(yōu)點，其在聚變裝置維護領(lǐng)域具有很好應(yīng)用前景。但由于系統(tǒng)組件的剛度較低，柔性機械臂在運動過程中或受到外界干擾時，不可避免的會出現(xiàn)彈性振動，進而降低控制精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，嚴(yán)重時還會造成疲勞破壞，降低工作壽命，因此針對輕量化柔性組件機械臂的動態(tài)特性分析和運動控制方面一直也是科研人員的研究重點和難點。
 

　　鑒于上述問題，科研人員針對具有欠驅(qū)動特性的柔性機械臂在三維空間中的振動抑制與軌跡跟蹤問題，提出了一種基于動力學(xué)模型的前饋軌跡規(guī)劃和基于擴展?fàn)顟B(tài)觀測器的混合控制策略，同時通過浮動坐標(biāo)法、模態(tài)綜合以及零空間投影等，解決了系統(tǒng)在三維空間中的動力學(xué)建模和求解問題。該研究工作中所提出的建模方法可以進一步拓展應(yīng)用到多組件機械臂系統(tǒng)的動態(tài)特性分析，并且所提出的控制策略能夠在存在模型不確定性或外部干擾的情況下，較好的實現(xiàn)彈性振動抑制和軌跡跟蹤控制；同時該研究中提出的方法易于實現(xiàn)，減少了系統(tǒng)中傳感器/儲能器等設(shè)備的使用，有效降低了經(jīng)濟成本，并為后續(xù)的柔性維護機械臂的研究和開發(fā)提供了理論依據(jù)。
 

　　上述研究工作得到了聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施(CRAFT)項目的資助。
 

圖：機械臂柔性連桿建模