SCARA机器人高斯过程动力学建模研究  

Researchon Dynamic Modeling of SCARA Robot with Gaussian Process Regression

作　　者：王郝 刘海瑞 邹上元 刘艳梨 WANG Hao;LIU Hai-rui;ZOU Shang-yuan;LIU Yan-li(Department of Electrical Engineering,Jiangsu College of Safety Technology,Jiangsu Xuzhou221011,China;College of Mechanical Engineering,Nanjing University of Aeronautics&Astronautics,Jiangsu Nanjing210016,China)

机构地区：[1]江苏安全技术职业学院电气工程系,江苏徐州221011 [2]南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016

出　　处：《机械设计与制造》2019年第10期235-237,共3页Machinery Design & Manufacture

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51375230);江苏省高等学校自然科学研究项目资助(17KJB460003)

摘　　要：实现机器人的精确控制需要将机器人动力学模型加入控制律中,但是动力学建模过程中引入的测量误差以及摩擦力、驱动器动力学特性等非线性因素会引起较大的建模误差,从而影响机器人的控制精度。针对这个问题,以SCARA机器人为研究对象,采用高斯过程回归方法,直接通过SCARA机器人的输入与输出量对其逆向动力学模型进行估计。并将估计模型用于机器人的计算力矩控制。通过ADAMS和Simulink联合仿真的方式,对基于回归预测模型的计算力矩控制与采用解析模型的计算力矩控制进行了仿真对比实验,结果表明基于高斯过程回归模型的计算力矩控制有更好的位置跟踪效果。Dynamic model knowledge needs to be considered in the control law for precise control.However,some nonlinear parts exist,like friction,and measurement error in the dynamics are difficult to be modeled,which will cause modeling error and bad control performance.In this paper,a modeling method based on the Gaussian process regression was proposed,which use input variables and output variables directly for the prediction of inverse dynamics of SCARA robot.And then the prediction model was used in the computed torque control(CTC).A co-simulation using ADAMS and Simulink was proceeded respectively to evaluate the effect of CTC based on analytical model and Gaussian process model.The result shows that Gaussian process model has better tracking ability.

关 键 词：SCARA机器人 逆向动力学 计算力矩控制 高斯过程 

分 类 号：TH16[机械工程—机械制造及自动化] TP242[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]