[1]朱宴南,佟佳庆,钱 磊,等.基于混合滑模的多连杆欠驱动机械臂位姿控制[J].机械与电子,2025,(06):42-47.
　ZHU Yannan,TONG Jiaqing,QIAN Lei,et al.Multi-link Underactuated Robotic Arm Pose Control Based on Hybrid Sliding Mode[J].Machinery & Electronics,2025,(06):42-47.
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基于混合滑模的多连杆欠驱动机械臂位姿控制()
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《机械与电子》[ISSN:1001-2257/CN:52-1052/TH]

卷:
期数:
2025年06期
页码:
42-47
栏目:
自动控制与检测
出版日期:
2025-06-27

文章信息/Info

Title:
Multi-link Underactuated Robotic Arm Pose Control Based on Hybrid Sliding Mode
文章编号:
1001-2257 ( 2025 ) 06-0042-06
作者:
朱宴南 1 ; 佟佳庆 1 ; 钱 磊 1 ; 贾 军 1 ; 左佳利 1 ; 王 丰 2
1. 扎鲁特旗扎哈淖尔煤业有限公司,内蒙古 霍林郭勒 029100 ;
2. 烟台杰瑞石油装备技术有限公司,山东 烟台 264680
Author(s):
ZHU Yannan1 ;  TONG Jiaqing1 ;  QIAN Lei1 ;  JIA Jun1 ;  ZUO Jiali1 ;  WANG Feng2
( 1.Jarud Banner Zhahanaoer Coal Industry Co. , Ltd. , Holingola 029100 , China ;
2.Yantai Jereh Petroleum Equipment and Technologies Co. , Ltd. , Yantai 264680 , China )
关键词:
位姿估计; 多连杆欠驱动机械臂; 滑模控制器; 模糊控制器; 位姿控制
Keywords:
pose estimation ;  multi-link underactuated robotic arm ;  sliding mode controller ;  fuzzy controller ;  pose control
分类号:
TP241
文献标志码:
A
摘要:
多连杆机械臂的非驱动连杆关节在间接驱动力自由耦合作用下,重叠位姿难以估计,且多连杆关节处摩擦力等外力扰动更大,出现抖振,造成位姿控制难度增加,偏差较大,为此,提出基于混合滑模的多连杆欠驱动机械臂位姿控制。基于最小尺寸点模型改进 YOLOv2 模型,在驱动力自由耦合作用下,融合 PnP 算法,通过映射投影估计多连杆欠驱动机械臂重叠位姿,设计机械臂位姿控制的滑模控制器。引入模糊控制器优化滑模控制器参数的扰动自适应性,控制抖振,结合干扰饱和函数,综合滑模控制器和模糊控制器,控制多连杆欠驱动机械臂位姿。实验结果表明,相较于基于位置闭环的关节角度控制法、PD 型迭代滑模迭代学习控制法和基于 OpenMV 的五自由度机械臂控制法,所提方法的多连杆欠驱动机械臂位姿估计与实际位姿偏差较小,在外力扰动环境下的抖振控制偏差较低,适用于实际控制工程。
Abstract:
The non driven linkage joints of a multi-link robotic arm are difficult to estimate the overlapping pose under the free coupling of indirect driving force , and the friction and other external disturbances at the multi-link joints are greater , resulting in chattering and increasing the difficulty and deviation of pose control.Therefore , a multi-link underactuated robotic arm pose control based on hybrid sliding mode is proposed.Based on the minimum size point model , the YOLOv2 model is improved.Under the free coupling of driving forces , the PnP algorithm is integrated to estimate the overlapping pose of a multi-link underactuated robotic arm through mapping projection.A sliding mode controller for robotic arm pose control is designed , and a fuzzy controller is introduced to optimize the disturbance adaptability of the sliding mode controller parameters and control chattering.Combined with the disturbance saturation function , the sliding mode controller and fuzzy controller are integrated to control the pose of a multi-link underactuat- ed robotic arm.The experimental results show that compared with the joint angle control method based on position closed loop , iterative learning control method with the PD type iterative sliding mode and the five degree of freedom robotic arm control method based on OpenMV , the proposed method has a smaller deviation between the multi-link underactuated robotic arm pose estimation and the actual pose , and a lower deviation in chattering control under external force disturbance environment.Therefore , the proposed method is suitable for practical control engineering.

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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期: 2024-11-05
基金项目:扎哈淖尔煤业公司科技项目( 042300006272 )
作者简介:朱宴南 ( 1984- ),男,内蒙古赤峰人,高级工程师,研究方向为机械电子与自动化;佟佳庆 ( 1978- ),男,吉林洮南人,高级工程师,研究方向为机械电子与自动化。
更新日期/Last Update: 2025-07-03