气动三自由度并联平移型机器人的同步控制

张晓尧，王 涛，王 波，朱爱东

(北京理工大学自动化学院，北京 100081)

引言

并联平移机械手由多条运动链组成，具有高刚性、高精度和高承载力的优点[1-3]，因其结构复杂，非线性较强，相关控制策略研究也较为复杂。SUN等[4]使用交叉耦合控制来改善并联机械手运动的同步。SHAN Xianlei等[5]研究了基于机械误差和摩擦补偿的控制策略，与增广PD控制相比，运动控制精度得到了提升。 YANG Xu等[6]研究了一种用于并联机器人轨迹跟踪控制的连续摩擦前馈滑模控制器，该控制器具有比滑模控制器更好的瞬态和稳态跟踪性能。自抗扰控制器可对外部扰动进行估计，对非线性系统的控制具有一定的鲁棒性及抗扰动能力，在液压控制和气动控制领域受到广泛关注[7-9]。

气动三自由度并联平移机械手的末端动平台在辅助臂约束下，仅可沿x,y,z方向进行平移运动,不具有旋转自由度。本研究针对动平台的三维空间位置控制，提出一种线性自抗扰协调控制方法。线性自抗扰控制器用于改善驱动臂的跟踪性能，协调控制器用于增加气动并联平移机械手3个驱动臂的运动协调性，并进一步减少定位误差。

1 气动并联平移机械手

1.1 机械结构

三自由度气动并联平移机械手的结构如图1所示，该机械手由动平台、固定基座和3组相同的辅助臂和驱动臂组成。每条驱动臂由上球形铰链、驱动缸(SMC CE1B12-150Z)和下球形铰链组成，负责驱动机械手运动；每条辅助臂由直线导轨、花键轴和2个轴承组成，负责限制机械手的冗余自由度。……