基于视觉反馈的机器人末端轨迹跟踪控制研究

黄 磊，余 峰，2

(1.湖北理工学院机电工程学院，湖北黄石 435003；2.智能输送技术与装备湖北省重点实验室(湖北理工学院)，湖北黄石 435003)

0 引言

机器人末端轨迹跟踪技术由于具有效率高、重复性好等优点被大量应用在焊接、打磨以及喷漆等制造工艺过程中，例如汽车车身的高精度焊接[1]，大型构件的打磨[2]以及复杂曲面的喷漆[3]等。

在实际的机器人轨迹跟踪控制过程中，由于其传动机构在制造和运行时存在间隙误差和磨损，使得机器人末端在跟踪理想的轨迹时存在误差[4-5]，为提高机器人末端位置跟踪精度，学者进行了相关的研究。吕学勤等[6-8]通过建立机器人动力学模型，采用滑膜控制技术来提高其末端位置跟踪精度；高志伟等[9]采用运动分析和频率分析技术来产生最优的轨迹来实现更高的位置跟踪精度。但这些方法在具体实施过程中需要建立复杂的动力学方程[10-12]，同时还需要设计复杂的控制算法[13-15]，在工程实现中较复杂，且针对不同的工况需要重新建模编程，因此系统的鲁棒性较差。

本文提出一种采用高速视觉反馈的动态补偿方法来实现机器人末端位置的精确跟踪，在工业机器人示教编程的基础上自动实现末端精确跟踪，避免采用设计复杂的控制算法，并且对外界的干扰还有一定的鲁棒性，实施过程较方便。

1 机器人末端位置动态补偿原理

图1所示为基于高速视觉反馈的末端位置动态补偿原理图，利用现有的工业机器人本体，在其机械臂末端固定一附加模块，该模块由高速相机和电动执行器组成。……