针对双臂柔性机械手末端控制,考虑关节电机动态特性和模型参数的不确定性,提出一种非线性滑模控制方法。建立柔性机械手与关节电机的联合模型,并利用输出重定义的方法实现系统模型的解耦,并解决其非最小相位问题。重定义子系统和柔性模态子系统两部分。针对重定义子系统,设计一种非线性滑模控制器,可同时实现重定义输出变量和关节电机动态的鲁棒控制。推导出分解后的柔性模态在平衡点邻域的状态空间中的表达式,并基于李雅普诺夫稳定性理论,建立输出重定义系数与系统稳定性的约束关系,推导出双机械手末端位移的误差范围。仿真结果表明关节电机动态的影响不可忽略,所提方法可显著改善系统响应性能。

关节电机是足式机器人核心部件之一,其动态响应直接影响着机器人的性能。其中的行星减速器属于精密机械传动机构,其传动精度与关键零件的变形密切相关。利用Adams建立了关节电机行星减速器刚柔耦合动力学仿真模型,模拟在启动过程中的瞬态输出特性。模型中对关键零件进行柔性化处理,设置各零件间的运动副约束,利用Hertz接触理论计算了行星轮与太阳轮、内齿圈的接触刚度系数。仿真结果表明,关节电机的动态特性与加速时间和惯性载荷密切相关,较大的加速时间与较小的惯性载荷有利于提高其动态性能。