隨著工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，協(xié)同工業(yè)機器人越來越多地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。它們能夠可靠、安全地完成復(fù)雜的任務(wù)，大大提高生產(chǎn)效率，降低工人的勞動強度。與標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)機器人相比，協(xié)作式工業(yè)機器人以其自己的小尺寸、高移動性和豐富的應(yīng)用場景，填補了工業(yè)自動化領(lǐng)域的空白。協(xié)同工業(yè)機器人的靈活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)機器人，在生產(chǎn)過程中更加靈活。因此，協(xié)同工業(yè)機器人具有廣泛的應(yīng)用前景和價值。

       然而，在協(xié)同工業(yè)機器人中使用的關(guān)節(jié)減速器大多是具有靈活性的諧波減速器，這使得機器人的動態(tài)模型具有不確定性。同時，協(xié)同工業(yè)機器人是開環(huán)結(jié)構(gòu)，在軌跡跟蹤過程中容易發(fā)生振動。這將導(dǎo)致誤差積累，降低了機器人的控制精度。當(dāng)協(xié)同工業(yè)機器人與工人一起工作時，也會引入不確定的外部干擾，此時普通的PID控制不再能夠滿足需求。因此，如何實現(xiàn)協(xié)同工業(yè)機器人的高精度軌跡跟蹤，提高系統(tǒng)處理不確定性的能力，已成為一個必須解決的問題。

       為了實現(xiàn)協(xié)同工業(yè)機器人的高精度軌跡跟蹤，提高系統(tǒng)處理不確定性的能力，中科深谷團(tuán)隊提出了一種新的基于模型的魯棒控制方法來控制具有不確定性的復(fù)雜協(xié)同工業(yè)機器人系統(tǒng)。該項研究以論文（6-DOF協(xié)同工業(yè)機器人控制算法）為題發(fā)表于2022年Asian Journal of Control 期刊中。

全文導(dǎo)讀——什么是機器人控制算法？

       什么是六軸機器人？機器人控制算法是機器人技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵之一，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人控制算法也在不斷升級和改進(jìn)。傳統(tǒng)控制算法是機器人控制算法的基礎(chǔ)，現(xiàn)代控制算法是傳統(tǒng)控制算法的升級版，智能控制算法是一種融合機器學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)的控制算法。在未來的發(fā)展中，機器人控制算法將更加智能化和自適應(yīng)化，以適應(yīng)不斷變化的機器人控制任務(wù)。

       而目前，六軸機器人使用頻率是最多的，主要由旋轉(zhuǎn)（S軸），下臂（L軸）、上臂（U軸）、手腕旋轉(zhuǎn)（R軸）、手腕擺動（B軸）和手腕回轉(zhuǎn)（T軸）等關(guān)節(jié)構(gòu)造，6個關(guān)節(jié)的合成實現(xiàn)末端的6自由度動作，使六軸協(xié)作機器人具有強大的靈活性。在機器人機械臂末端安裝適用于特定應(yīng)用場景的各種執(zhí)行器，例如噴燈、鉆頭和噴漆器等，可以執(zhí)行不同的工作任務(wù)。

一種基于模型的魯棒控制方法——研究思路

       本文提出了一種新的基于模型的魯棒控制方法來控制具有不確定性的復(fù)雜協(xié)同工業(yè)機器人系統(tǒng)。設(shè)計的控制器能夠滿足6-DOF協(xié)同工業(yè)機器人的高速、高精度運動控制的要求。該算法是在傳統(tǒng)PD控制的基礎(chǔ)上設(shè)計的，并結(jié)合了魯棒控制。

       因此，該控制器不僅考慮了PD控制響應(yīng)的速度，而且利用魯棒項提高了控制的精度和可調(diào)穩(wěn)定性，這對于工程師在實際工程應(yīng)用中調(diào)整參數(shù)是非常實用的。通過李亞普諾夫理論分析證明，該算法能夠保證系統(tǒng)的一致的有界性和一致的極限有界性。該算法簡單的結(jié)構(gòu)便于實驗的實現(xiàn)，并在一個復(fù)雜的6-DOF協(xié)同工業(yè)機器人平臺上驗證了算法的有效性。

一種基于模型的魯棒控制方法——論文工程應(yīng)用價值

       基于傳統(tǒng)的PID控制和魯棒控制算法，針對具有不確定性的6-DOF協(xié)同工業(yè)機器人設(shè)計了一種實用的魯棒控制方法。該算法包括一個魯棒項和一個基于模型的PD控制項，我們稱之為MPDP控制器。通過李亞普諾夫理論分析證明，該算法能夠保證系統(tǒng)的一致的有界性和一致的極限有界性。仿真和實驗結(jié)果表明，與PID控制器相比，該機器人的穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差較小，具有較好的MPDP控制性能。

中科深谷設(shè)備科研價值——CSPACE，工業(yè)協(xié)作機器人控制平臺，半實物仿真

       中科深谷設(shè)備作為控制系統(tǒng)的主控制器，其算法開發(fā)平臺可以在仿真和測試之間的整個開發(fā)階段進(jìn)行反復(fù)運行，縮短了開發(fā)周期，顯著提高了開發(fā)效率。以CSPACE系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)嵌入式控制器，采用基于模型設(shè)計進(jìn)行快速迭代。支持硬件在環(huán)回路（HIL），將待測試控制器及部分實物與系統(tǒng)連接，動態(tài)檢測系統(tǒng)整體指標(biāo)。加快了系統(tǒng)搭建的開發(fā)進(jìn)度，方便了系統(tǒng)運行時參數(shù)調(diào)整。在開發(fā)過程中簡化了硬件設(shè)計，不必考慮模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的具體實現(xiàn)方式，可以更加專注于算法本身的實現(xiàn)。