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作者：张宗;
单位：常州大学体育学院;
摘要：捡球机械臂在接近关节限位时会产生剧烈的振动，严重影响了捡球机械臂的运动精度和稳定性。为了确保捡球机械臂在不会超出关节限位的前提下实现捡球机械臂的平滑运动并减少振动，提出一种考虑关节限位的捡球机械臂平滑运动减振控制技术。考虑机械臂系统的动力学特性，根据D-H坐标下的捡球机械臂各关节参数，分别进行正、逆运动学求解，进而使用优化函数保证机械臂空间状态运动振动变化量和优化函数梯度的方向一致，以获得合理的关节限位设置。然而，过于严格的关节限位调整会使机械臂处于异常空间状态，对机械臂的运动范围和姿态控制产生影响，使机械臂在正常运动时出现发生牵引、扭曲或抖动等异常的空间状态和振动。由此对捡球机械臂进行外部控制和内部控制。外部控制通过直接调整电机驱动器的输出，调整关节的角度和速度，使机械臂的姿态保持稳定，确保末端执行器能够准确地到达目标位置。内部控制利用状态空间方法全面描述系统内部状态，实时监测机械臂的状态，并根据当前状态调整控制信号。并根据关节限位建立机械臂关节旋转条件约束，结合关节限位引起的阻尼力优化输入输出，保持机械臂的稳定运动，实现捡球机械臂平滑运动减振控制。实验结果表明，所提方法减振振动控制精度高，运动轨迹平滑，且系统响应时间极短，具有良好的控制效果。
关键词：捡球机器人;;七自由度机械臂;;平滑运动;;减振控制;;弹性形变;;关节限位
基金资助：2022年度高校哲学社会科学研究一般项目—项目式学习模式在普通高校体育教学中的研究（2022SJYB1336）
