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机器人抖动不止?7招化解“帕金森”难题

在各种运行稳定性问题中,本体前端的抖动问题是最棘手、最常见的问题之一。从抖动形成机理上说,它是个非常复杂的问题,涉及机械、电气、软件、算法等各方面。配天机器人研发团队经过长期探索,自主研发攻克机器人抖动“难题”,使高速、高精运行下的机器人“如虎添翼”。

机器人抖动不止?7招化解“帕金森”难题

图片来源:OFweek维科网

机器人为何会“抖”

为什么机器人在运行的过程中会发生抖动呢?我们认为主要的原因来自下面几点:

一方面机器人运行中抖动主要是由共振引起的,另一方面驱动控制环路难以通过一套参数适配所有工况,导致负载动态范围大、位置传感器无法直接对负载端进行直接控制,产生末端位置偏差,引起抖动。同时机器人由于减速机等柔性环节的存在,在定位时极易在末端发生抖动现象。

抖动为何“难”以抑制

首要原因是抖动难以观测。出于成本考虑,减速器末端一般不会加装编码器,位置反馈的是电机的输出端位置信息。其次机器人系统现场工况的多样性与时变性导致机器人的抖动难以抑制。最后就是机器人各关节力矩互扰等因素也导致了抖动难以抑制。

7招防抖

经过多次推理-论证-实验-反馈的迭代,配天机器人研发团队对机器人“抖动”问题辨证施治,对症施药,研究了一系列行之有效的高级算法,成功攻克机器人抖动难题。配天的整体方案吸收了多种不同工况下行之有效的方法:

1、滤波器法:对共振频点进行陷波滤波,通过增益补偿消除陷波引起的相位误差。

2、观测器法:预估本体末端位置,针对预估的位置做一些参数提前的适配。

3、阻尼法:提取振动速度信息,同时施加一个反向阻尼,改变振动相应。

4、驱动器参数整定与动态适配:根据负载情况适配恰当的驱动器参数,实现对振动的有效控制。

5、力矩前馈:基于动力学的力矩前馈,适配大动态范围的负载变化。

6、运动学优化:通过路径规划或者速度规划减少共振发生的可能性、影响程度,即对不同的运动段合理规划加速度、加加速度,减少抖动的发生。

7、减弱激励强度:以典型的周期性激励-减速器传达精度的变化为例,由于加工和安装的不完美,减速器在传动过程中会附加周期性的干扰,形成共振激励源,通过优化核心零部件的品质,有助于控制激励幅度,进而抑制振动。

解决了机器人在动作或者停止时的抖动问题,真正提高工业机器人的出厂质量,为用户提供更高性价比、更可靠的工业机器人产品,使得机器人能够成功应用在更多行业。

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