一种喷涂机械臂跟踪控制方法、系统、控制器和机器人与流程

本发明属于仿古建筑的喷涂机械臂控制领域，尤其涉及一种喷涂机械臂跟踪控制方法、系统、控制器和机器人。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着社会的快速发展和城市化进程的加速，一些有历史文化价值的传统建筑遭到破坏或消失，这引起了人们的担忧和反思。另一方面，随着人们对传统文化和历史遗产的认识和重视程度不断提高，保护和传承历史文化的意识逐渐增强。在这个背景下，仿古建筑作为保护和传承历史文化的一种方式，逐渐得到了广泛的认可和推广。目前的仿古建筑，例如庙宇、阁楼等都是采用木材为主，在建造过程中搬运、修饰难度大，在仿古建筑喷涂染料的过程中存在喷涂不均匀、裂纹及水滴油粒等问题，并且建设完成之后维护保养成本高，都不利于文化的继承与发展，亟需新材料、新方法来促进仿古建筑的建造与发展。

3、然而喷涂机械臂多为户外作业环境，易受外界环境施加外力扰动，同时在机械臂末端执行器进行喷涂过程中，会受到喷枪释放涂料时产生的冲击力影响机械臂位置和姿态，另外户外作业电源不稳定、电压波动、其他作业电磁干扰会引起机械臂电机电压扰动。以上各种类型扰动可能会导致机械臂末端执行器姿态瞬时变化，喷枪抖动或者位置不准确，从而影响喷涂效果。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种喷涂机械臂跟踪控制方法、系统、控制器和机器人，其针对实际喷涂机械臂应用过程中存在外力及电机电压双重外部干扰对机械臂实际操作的影响，设计包括各种形式扰动的外力复合扰动观测器，结合自适应控制技术解决机械臂系统中存在的不确定参数干扰机械臂控制精度问题，提高机械臂系统自适应抗扰的能力，实现机械臂跟踪控制效果提升。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面提供一种喷涂机械臂跟踪控制方法，包括如下步骤：

4、获取仿古建筑构件喷涂机械臂连杆和电机的运行参数；

5、结合仿古建筑构件喷涂机械臂连杆和电机的运行参数及构建的复合扰动观测器计算得到扰动观测值；其中，所述复合扰动观测器的构建过程为：

6、考虑实际喷涂机械臂应用过程中存在外力及电机电压双重外部干扰对机械臂实际操作的影响构建喷涂机械臂系统模型；

7、基于喷涂机械臂系统模型，构造多个滤波器，通过滤波器的组合，估计得到施加在力矩上的复合扰动预测值；

8、结合扰动观测值，对喷涂机械臂自适应跟踪控制，消除力矩扰动和电压扰动，自适应调整实际机械臂系统中的未知参数和扰动，输出控制电压给机械臂电机控制机械臂运动。

9、本发明的第二方面提供一种喷涂机械臂跟踪控制系统，包括：

10、数据采集模块，被配置为：获取仿古建筑构件喷涂机械臂连杆和电机的运行参数；

11、复合扰动观测模块，被配置为：结合仿古建筑构件喷涂机械臂连杆和电机的运行参数及构建的复合扰动观测器计算得到扰动观测值；其中，所述复合扰动观测器的构建过程为：

12、考虑实际喷涂机械臂应用过程中存在外力及电机电压双重外部干扰对机械臂实际操作的影响构建喷涂机械臂系统模型；

13、基于喷涂机械臂系统模型，构造多个滤波器，通过滤波器的组合，估计得到施加在力矩上的复合扰动预测值；

14、自适应跟踪模块，被配置为：结合扰动观测值，对喷涂机械臂自适应跟踪控制，消除力矩扰动和电压扰动，自适应调整实际机械臂系统中的未知参数和扰动，输出控制电压给机械臂电机控制机械臂运动。

15、本发明的第三方面提供一种控制器，包括至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的一种喷涂机械臂跟踪控制方法中的步骤。

16、本发明的第四方面提供一种机器人，至少包括：机器人本体和第三方面所述的控制器。

17、本发明的第五方面提供一种计算机可读存储介质。

18、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的一种喷涂机械臂跟踪控制方法中的步骤。

19、本发明的第六方面提供一种程序产品。

20、一种程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的一种喷涂机械臂跟踪控制方法中的步骤。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、本发明针对实际喷涂机械臂应用过程中存在外力及电机电压双重外部干扰对机械臂实际操作的影响，设计包括各种形式扰动的外力复合扰动观测器，结合自适应控制技术解决机械臂系统中存在的不确定参数干扰机械臂控制精度问题，提高机械臂系统自适应抗扰的能力，实现机械臂跟踪控制效果提升。

23、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种喷涂机械臂跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种喷涂机械臂跟踪控制方法，，其特征在于，所述仿古建筑构件喷涂机械臂连杆和电机的运行参数包括喷涂机械臂连杆的角位置、角速度、加速度和电机电流数据。

3.如权利要求1所述的一种喷涂机械臂跟踪控制方法，，其特征在于，构建喷涂机械臂系统模型时，通过根据实际应用中机械臂的物理结构和电机型号，结合仿真模拟和实际机械臂测试为喷涂机械臂系统模型变量定义和赋值。

4.如权利要求1所述的一种喷涂机械臂跟踪控制方法，，其特征在于，所述构建喷涂机械臂系统模型为：

5.如权利要求1所述的一种喷涂机械臂跟踪控制方法，其特征在于，所述结合扰动观测值，对喷涂机械臂自适应跟踪控制，消除力矩扰动和电压扰动，自适应调整实际机械臂系统中的未知参数和扰动，输出控制电压给机械臂电机，包括：

6.一种喷涂机械臂跟踪控制系统，其特征在于，包括：

7.一种控制器，其特征在于，包括至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至5中任一所述的一种喷涂机械臂跟踪控制方法。

8.一种机器人，其特征在于，至少包括：机器人本体和如权利要求7所述的控制器。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的一种喷涂机械臂跟踪控制方法中的步骤。

10.一种程序产品，所述程序产品为计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的一种喷涂机械臂跟踪控制方法中的步骤。

技术总结本发明属于仿古建筑的喷涂机械臂控制领域，提供了一种喷涂机械臂跟踪控制方法、系统、控制器和机器人，针对实际喷涂机械臂应用过程中存在外力及电机电压双重外部干扰对机械臂实际操作的影响，设计包括各种形式扰动的外力复合扰动观测器，结合自适应控制技术解决机械臂系统中存在的不确定参数干扰机械臂控制精度问题，提高机械臂系统自适应抗扰的能力，实现机械臂跟踪控制效果提升。技术研发人员：陈强,刘钟涛,陈彬,王刚,齐帅,李国文,刘欢,王新波受保护的技术使用者：山东彩山铝业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13