磨机换衬板机械臂多关节联动控制联合仿真研究

楚 旭，徐莉萍，孙富强，李 健，彭建军，张宇晖

1河南科技大学机电工程学院 河南洛阳 471003

2洛阳中重自动化工程有限责任公司 河南洛阳 471039

磨机主要用于对矿石等物料的高度研磨，工作时其内部需安装衬板以保护筒体，因而衬板受到频繁的冲击和磨削，是磨机更换量最大的零件之一。磨机换衬板机械臂是更换衬板的专用设备，代替人力来完成更换衬板的危险繁重工作[1-2]。近年来，市场对多关节机械臂的要求已不再是单纯地实现指定动作，而是要求在重载工况下具备机械臂夹持平稳、系统功率匹配、定位精度高等核心技术。不同于电驱式机械臂，液驱式机械臂具有负载大、传动稳定等显著优势，能够大幅度提升机械臂的负重比[3-4]，代表着机械臂的发展方向。

目前国内针对重载液压机械臂的研究已取得一些成果：才秦东等人针对机械臂液压伺服系统提出一种自适应模糊滑膜控制算法，提高了液压系统的鲁棒性[5]；罗天洪等人针对重载液压机械臂设计出压电反馈驱动式控制策略，有效抑制了机械臂末端的振动[6]。但目前针对重载液压机械臂的运动控制，各关节之间还是相互独立的，不能同步协作，造成关节间负载不均衡，致使动作机构严重损伤。故笔者针对液压重载机械臂设计了一套多关节联动控制策略，通过AMESim 与 Simulink 对机械臂电液比例系统进行联合仿真，并对所设计联动控制策略进行模拟验证。

1 机械臂电液比例控制系统设计

磨机换衬板机械臂包含小臂旋转、小臂俯仰、小臂伸缩、抓具平摆、抓举滚摆、抓举俯仰 6 个自由度，前 3 个自由度用于轨迹控制，在此仅考虑机械臂中小臂的轨迹控制。……