(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210570512.6 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 青岛科技大 学 地址 266000 山东省青岛市崂山区松岭路 99号 (72)发明人 祖丽楠　鞠云鹏　刘聪　王巧妹　 刘志远　 (74)专利代理 机构 东莞市卓易专利代理事务所 (普通合伙) 44777 专利代理师 陈海祥 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) G06F 17/12(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06N 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种带约束的三自由度机械臂固定路径点 运动控制系统 (57)摘要 本发明涉及一种带约束的三自由度机械臂 固定路径点运动控制系统， 利用欧拉 ‑拉格朗日 法建立所述机械臂动力学模型， 给出其状态空间 的动力学方程表达形式， 利用所述机械臂的连杆 间的约束关系构造一种轨迹跟踪控制器， 对所述 机械臂动力学模 型的运动规划进行计算。 本发明 具备快速响应能力； 能够获得准确的位置偏差； 控制方法具有较强的鲁棒性和自适应性； 调速范 围和力矩输出 范围足够大。 权利要求书3页 说明书10页 附图5页 CN 114800521 A 2022.07.29 CN 114800521 A 1.一种带约束的三自由度机械臂固定路径点运动控制系统， 利用欧拉 ‑拉格朗日法建 立所述机械臂动力学模型， 给出其状态空间的动力学方程表达形式， 利用所述机械臂的连 杆间的约束关系构造一种轨迹跟踪控制器， 对所述机械臂动力学模型的运动规划进行计 算， 所述三自由度机 械臂固定路径点 运动控制系统的机 械臂动力学模型的动力学 方程为： 其中： q＝[q1,q2,q3]T是所述运动控制系统的角度向量； τ＝[ τ1,0, τ3]T是控制力矩向量； M(q)∈R3×3是惯性矩阵， 具有正定性和对称性； 是哥氏力和离心力的结合向 量； 所述机械臂动力学模型的状态空间形式为： 其中： f(x)＝[x4,x5,x6,f1,f2,f3] g(x)＝[g1(x),g2(x),g3(x)]T x为状态向量变量， f(x)为状态目标函数， g(x)为 关于x的非线性约束关联函数， g1(x)为3 阶零矩阵， gij为关于g(x)为的分量函数； 令 则 有： 所述M(q)和 的具体分别为如下 形式： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114800521 A 2其特征是： 所述轨迹跟踪控制器的构造方法为： 构造滑模面 为公式： 对滑模面 求导可得公式： 其中： β1， β2， β3为常数； 设计滑模趋 近律为公式： 其中 ηi＞0， ζi＞0， 双幂次趋近律以|Si|＝1为界， 将所述运动控权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114800521 A 3