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双悬臂截割机器人相对动力学建模与力位混合控制研究

刘鹏 周昊晨 马宏伟 曹现刚 张旭辉 段学超 毛清华 田海波 薛旭升 王川伟

刘鹏, 周昊晨, 马宏伟, 等. 双悬臂截割机器人相对动力学建模与力位混合控制研究[J]. 工矿自动化.
引用本文: 刘鹏, 周昊晨, 马宏伟, 等. 双悬臂截割机器人相对动力学建模与力位混合控制研究[J]. 工矿自动化.
et alOn the relative dynamics and control of dual-arm cutting robots for a coal mine[J]. Industry and Mine Automation.
Citation: et alOn the relative dynamics and control of dual-arm cutting robots for a coal mine[J]. Industry and Mine Automation.

双悬臂截割机器人相对动力学建模与力位混合控制研究

On the relative dynamics and control of dual-arm cutting robots for a coal mine

  • 摘要: 随着我国矿山开采规模的扩大,传统单臂掘进机在截割大尺寸断面时,掘进和支护工作在时间上连续,但是在空间上分离,这导致单臂掘进机需要频繁移机以完成大断面截割,最终导致大断面无法一次成形,工序复杂。为解决单臂掘进机在大断面成形时效率低下的难题,本文提出了双悬臂截割机器人系统,并设计了一种基于机器人相对动力学模型的力位混合控制系统。首先,对双悬臂截割机器人进行运动学和动力学建模,将机器人的相对雅可比矩阵与虚位移与虚功原理相结合,推导出机器人的相对动力学模型,通过单一变量实现同时描述机器人双臂的运动状态,将机器人两臂独立的动力学模型整合为一个整体;其次,基于机器人的相对动力学模型,设计了闭环的相对力位置混合控制系统,并利用李雅普诺夫准则证明了控制系统的稳定性;最后,对相对力位混合控制系统进行仿真。结果表明,该相对力位置混合控制系统能够完成对期望相对位置和期望相对力的同步跟踪,两末端截割头对期望位置跟踪的绝对误差为0.3132m,均方根误差为0.1447m,由此实现双臂对煤岩的截割,对双悬臂截割机器人的建模及控制研究具有一定参考价值。

     

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  • 网络出版日期:  2024-10-23

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