笛卡尔柔性机器人臂的非线性振动控制与指数稳定研究

《笛卡尔柔性机器人臂振动控制.pdf》是一篇发表于1994年中国控制会议的论文，作者宋谦、卑宝珠和冯撼兴着重探讨了在X和Y方向水平运动的笛卡尔机器人手臂的振动控制问题。针对单杆柔性机械臂，他们提出了一个非线性控制策略，这种策略特别针对柔性臂固定在移动体一端的情况。控制方法包括对固定端的速度非线性反镇控制，以及对自由末端应用动态边界力和力矩反镇控制。 论文在希尔伯特空间的数学框架下，利用非线性半群算子理论，分析了整个闭环系统的稳定性，证明了采用的控制律能够指数地镇定柔性臂的振动。这种控制方法考虑到了实际情况中驱动机构的非线性特性，尤其是在大幅度运动时可能出现的饱和现象，从而提供了一种更为有效和适应性强的控制方案。 论文中指出，与具有旋转关节的机器人不同，笛卡尔型机器人由于仅限于前臂的结构柔性振动，其系统建模和控制需求具有独特性。早期的研究多侧重于线性反馈控制，但实际应用中驱动系统的非线性特性需要得到充分考虑。因此，本文的工作对于提高高速运动的长杆轻质机器人手臂的精确定位和跟踪具有重要意义，尤其是在自动化加工生产线上的应用。 该研究的成果对于理解和设计更有效的机器人控制系统有着重要的理论价值，尤其是在处理柔性部件动态响应和振动抑制方面，为未来的机器人技术发展提供了新的控制思路和技术支持。通过非线性控制手段，文章试图解决机器人系统中结构柔性带来的挑战，为实现机器人在工业领域的高效、精确操作奠定了基础。