碳纤维复合材料-金属混合机械臂的改进动力学辨识方法

摘要

针对三维编织的机械臂与理论设计的参数存在偏差，导致机械臂在运行时产生扰动力矩的问题，采用改进蜣螂算法(improved dung beetle optimizer, IDBO)和加权最小二乘法的改进动力学参数辨识方法，分步辨识非线性斯特里贝克(Stribeck)摩擦力矩、线性惯性力矩、科氏向心力矩和重力矩。为设计激励轨迹，引入周期性傅里叶级数和五次多项式，采用IDBO设计最优激励轨迹，获取机械臂在最优激励轨迹下的实时状态，确定其动力学参数并建立动力学模型。试验以碳纤维复合材料和45钢混合的大臂机器人为对象。结果表明：考虑非线性摩擦力矩的改进动力学参数辨识方法有效提高了动力学模型精度，与仅考虑线性摩擦力矩的常规方法相比，关节1～6的预测力矩误差均方根(RMS)减小25.6%～47.9%。

关键词

机械臂 / 碳纤维复材-金属混合 / 动力学参数辨识 / 改进蜣螂算法 / 激励轨迹

基金资助

江苏省重点研发计划(BE2023070)