提升码垛机器人性能：拉格朗日动力学模型与滑模模糊控制的应用

本文主要探讨了在物流自动化领域广泛应用的码垛机器人在大转角工作状态下的动力学优化问题。当前，国内生产的码垛机器人在面对大转角时，扭矩阻尼表现出非线性的模型不确定性，这限制了机器人的运动范围，影响了其性能。为了解决这一问题，作者提出了基于第二类拉格朗日方程建立的动力学模型。拉格朗日方程是一种经典的动力学分析工具，它通过描述系统的动能和势能，能够精确地预测物体在力场中的运动行为。 通过深入的动力学分析，作者确定了码垛机器人在大转角工作状态下的广义驱动力模型，这个模型考虑了所有影响机器人运动的关键因素，包括但不限于机械结构、摩擦力、重力和驱动力矩。这种方法有助于更准确地预测和控制机器人的动态响应，特别是在大角度转向时。 在控制策略方面，作者采用了滑模模糊控制技术。滑模控制以其鲁棒性和快速跟踪性能著称，而模糊控制则能处理非线性系统中的复杂行为。结合两者，可以有效地应对扭矩阻尼随转角变化的非线性问题，提高了码垛机器人在大转角、高速度条件下的稳定性和准确性。 实际应用验证表明，这种基于拉格朗日方程的动态模型和滑模模糊控制相结合的方法显著提升了码垛机器人的转向运动控制角度，扩大了其有效运行的空间，从而增强了国产码垛机器人的整体性能，缩小了与国际先进水平的差距。这不仅有助于提高物流效率，也有助于推动我国码垛机器人技术的进一步发展。