Snižování vibrací prostorového 6R robota s pomocí aktivního hltiče

Abstract

Tato práce představuje návrh a validaci aktivního systému pro hlcení vibrací šestiosého robotického manipulátoru. Jako testovací platforma slouží model 6R robota vytvořený v prostředí MATLAB Simscape, který zahrnuje poddajnost kloubů. Přesné sledování trajektorie zajišťuje metoda Řízení vypočtenými momenty s optimalizovanými koeficienty PD regulátoru. Potlačení vibrací je dosaženo pomocí pasivního hltiče na bázi Stewartovy platformy, naladěného na dynamiku robota a následně aktivním hlcením pomoci Linearního kvadratického regulátoru s penalizací vah na výstupech a interpolací zesílení mezi pracovními body. Jsou porovnávány implementace s plnou stavovou zpětnou vazbou a s využitím pozorovatele stavu při působení impulzních vzruchu. Aktivní systém prokazuje vynikající hlcení rezonančních módů a rychlé potlačení poruch, čímž výrazně zvyšuje přesnost koncového efektoru na složitých trajektoriích.

This thesis presents the design and validation of an active vibration control system for six-degree-of-freedom robotic manipulator. A MATLAB Simscape model of an 6R robot, incorporating joint compliance, serves as the testbed. Computed torque control with optimized PD gains ensures accurate trajectory tracking. Vibration suppression is achieved using a Stewart-platformbased passive absorber tuned to the robots dynamics, followed by an active absorber driven by a Linear quadratic regulator with output weighting and gain scheduling. Full-state feedback and observer-based implementations are compared under impulsive disturbances. The active system demonstrates superior damping of resonant modes and rapid disturbance rejection, significantly enhancing end-effector precision across complex trajectories.