不確定環(huán)境下機(jī)器人螺絲刀的緊固力矩控制

田康健 王冬青

摘要： 針對自動螺釘螺紋深度與緊固扭矩之間的關(guān)系，本文提出了一種帶擾動觀測器的伺服控制系統(tǒng)來估計螺絲的緊固扭矩，不使用扭矩傳感器來測量緊固扭矩。本方法由緊固產(chǎn)生的反作用力矩可以轉(zhuǎn)換成與控制器一起進(jìn)入的等效電壓。干擾觀測器可以估測螺絲驅(qū)動器電機(jī)的狀態(tài)變量和螺釘緊固期間的緊固扭矩，螺旋驅(qū)動器的角位移由狀態(tài)反饋控制器控制，該控制器利用估計的干擾和狀態(tài)產(chǎn)生反饋控制輸入，并補償反作用力矩。同時，為測試本文所提扭矩監(jiān)測方法的有效性，模擬原型螺釘緊固平臺進(jìn)行仿真實驗。仿真結(jié)果表明，當(dāng)目標(biāo)接近螺絲刀系統(tǒng)測試估計干擾時，擾動估計器可以快速響應(yīng)外部擾動，精確控制旋轉(zhuǎn)刀頭的位移，并收斂到給定值，同時以非常短的響應(yīng)時間快速估算緊固扭矩，證明了擾動觀測器的有效性。該研究在現(xiàn)實生產(chǎn)中具有重要的實用價值。

關(guān)鍵詞： 螺絲刀; 螺絲緊固; 扭矩估算器; 干擾觀測器; 狀態(tài)空間控制

中圖分類號： TP273+.1; TP242.6? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A