基于梯度投影法的泵送臂架末端运动轨迹控制研究

针对现有混凝土泵车臂架末端运行轨迹控制精度低的问题，从运动学的角度研究臂架末端轨迹规划算法，实现其高精度运动轨迹控制。基于描述机器人机械臂各连杆之间位移关系的D-H法，推导出描述相邻两臂架在直角坐标系中空间位置关系的4×4齐次变换矩阵，然后通过矩阵计算得到臂架末端相对基坐标系的位姿，最终建立了36 m五节臂混凝土泵车臂架正向运动学方程。通过雅可比矩阵将臂架末端运动速度与臂架关节角运动速度通过线性方程组联立，在臂架自运动项基础上，经添加臂关节极限函数，得到加权后梯度投影公式，进而建立臂架末端位置实时闭环反馈系统，提高臂架运行精度。矩形浇注运动轨迹仿真结果表明，臂架在整个浇注过程中振动冲击小、工作过程平稳连续，臂架末端在x、y、z轴方向运动误差均未超过15 mm，满足了工程实际应用。