冗余度TT-VGT機(jī)器人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制

TT-VGT（Tetrahedron-Tetrahedron-Variable Geometry Truss）機(jī)器人是由多個(gè)四面體組成的變幾何桁架機(jī)器人,圖1所示為由N個(gè)四面體單元組成的冗余度TT-VGT機(jī)器人操作手,平面ABC為機(jī)器人的基礎(chǔ)平臺(tái),基本單元中各桿之間由較鉸連接,通過可伸縮構(gòu)件li(i=1,2,…,n)的長(zhǎng)度變化改變機(jī)構(gòu)的構(gòu)形。圖2所示為其中的兩個(gè)單元的TT-VGT機(jī)構(gòu),設(shè)平面ABC和平面BCD的夾角用中間變量qi(i=1,2,…,n)表示,qi與li(I=1,2,…,n)的關(guān)系如下[2]：

4 實(shí)例分析

以四得四面體為例,如圖5所示建立基礎(chǔ)坐標(biāo)系,末端參考點(diǎn)H位于末端平臺(tái)EFG的中點(diǎn)。設(shè)參考點(diǎn)H在基礎(chǔ)坐標(biāo)系中,從點(diǎn)（0.8640,-0.6265,0.5005）直線運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)（1.8725,0.5078,0.7981）,只實(shí)現(xiàn)空間的位置,不實(shí)現(xiàn)姿態(tài)。運(yùn)動(dòng)的整個(gè)時(shí)間T設(shè)定5秒,運(yùn)動(dòng)軌跡分為等時(shí)間間隔的100個(gè)區(qū)間。不失一般性要求,末端在軌跡的前40個(gè)區(qū)間勻加速度運(yùn)動(dòng)（a=0.2578）,中間20個(gè)工間勻速度運(yùn)動(dòng),最后40個(gè)區(qū)間勻減速度運(yùn)動(dòng)（a=-0.2578）,開始和結(jié)束時(shí)的末端速度為。設(shè)各定長(zhǎng)構(gòu)件長(zhǎng)度為1m,機(jī)構(gòu)中各桿質(zhì)量為1kg,并將質(zhì)量向四面體各頂點(diǎn)對(duì)稱簡(jiǎn)化。

傳動(dòng)裝置的參數(shù)如下：

Ma=4.0×10e -3kg·m/V;Ba=0.01N·m/(rad·s -1);

近似認(rèn)為各關(guān)節(jié)電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在運(yùn)動(dòng)過程中保持不變,其值分別為：

J1=0.734kg·m2;J2=0.715kg·m2;

J3=0.537kg·m2;J4=0.338kg·m2

末端位置誤差曲線如圖6所示。從誤差曲線可看出,用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制的機(jī)器人位置控制精度較高,穩(wěn)定性較好。

本文提出采用直接MRAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)器對(duì)機(jī)器人進(jìn)行軌跡控制的方案;建立機(jī)器人狀態(tài)模型,推導(dǎo)出自適應(yīng)控制算法,并對(duì)冗余度TT-VGT機(jī)器人軌跡控制進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明,該方案控制誤差較小,穩(wěn)定性較好。