机器人是否可以像高铁列车一样快速又平稳？

中国拥有世界上最现代化的铁路网和最发达的高铁网，在运行速度、运输密度等方面均位于世界领先水平；作为重要的客户体验因素，高铁列车的运行稳定性也得到广大乘客的普遍认可。在工业界，机器人的运行稳定性同样是一项重要的性能评判指标，在精密行业的焊接、装配、螺接、涂胶、打磨、抛光等应用上，机器人的稳定性显得尤为重要。那么，机器人是否可以像高铁列车一样，运行得又快速、又平稳呢？

01高稳定让高精、高速的机器人“如虎添翼”

经过多年的发展，目前国内大多数机器人都具有优秀的最大轴速及重复定位精度；但是往往由于机器人稳定性欠缺，使机器人各轴有效速度发挥受到限制。只有在高速、高精的同时做到高稳定，才能够让机器人使用在更多的工业自动化场景，充分发挥机器人的理论最佳性能。

在各种运行稳定性问题中，本体前端的抖动问题是最棘手、最常见的问题之一。从抖动形成机理上说，它是个非常复杂的问题，涉及机械、电气、软件、算法等各方面。配天机器人研发团队经过长期探索，自主研发攻克机器人抖动“难题”，使高速、高精运行下的机器人“如虎添翼”。

02工匠探究：机器人为何动起来还要“抖”

为什么机器人在运行的过程中会发生抖动呢？我们认为主要的原因来自下面几点：

一方面机器人运行中抖动主要是由共振引起的，另一方面驱动控制环路难以通过一套参数适配所有工况，导致负载动态范围大、位置传感器无法直接对负载端进行直接控制，产生末端位置偏差，引起抖动。同时机器人由于减速机等柔性环节的存在，在定位时极易在末端发生抖动现象。

03烧脑专题：抖动为何“难”以抑制

首要原因是抖动难以观测。出于成本考虑，减速器末端一般不会加装编码器，位置反馈的是电机的输出端位置信息。其次机器人系统现场工况的多样性与时变性导致机器人的抖动难以抑制。最后就是机器人各关节力矩互扰等因素也导致了抖动难以抑制。

04配天智慧-让机器人在高稳定状态下速度、精度发挥到极致

经过多次推理-论证-实验-反馈的迭代，研发团队对机器人“抖动”问题辨证施治，对症施药，研究了一系列行之有效的高级算法，成功攻克机器人抖动难题。配天的整体方案吸收了多种不同工况下行之有效的方法，为客户提供更佳性价比产品。

1.滤波器法：对共振频点进行陷波滤波，通过增益补偿消除陷波引起的相位误差。

2.观测器法：预估本体末端位置，针对预估的位置做一些参数提前的适配。

3.阻尼法：提取振动速度信息，同时施加一个反向阻尼，改变振动相应。

4.驱动器参数整定与动态适配：根据负载情况适配恰当的驱动器参数，实现对振动的有效控制。

5.力矩前馈：基于动力学的力矩前馈，适配大动态范围的负载变化。

6.运动学优化：通过路径规划或者速度规划减少共振发生的可能性、影响程度，即对不同的运动段合理规划加速度、加加速度，减少抖动的发生。

7.减弱激励强度：以典型的周期性激励-减速器传达精度的变化为例，由于加工和安装的不完美，减速器在传动过程中会附加周期性的干扰，形成共振激励源，通过优化核心零部件的品质，有助于控制激励幅度，进而抑制振动。

解决了机器人在动作或者停止时的抖动问题，真正提高工业机器人的出厂质量，为用户提供更高性价比、更可靠的工业机器人产品，使得配天机器人能够成功应用在更多行业。

科技朝着智能化迈进，智能化生产赋能高效、品质生活。配天机器人始终秉承“提供优质服务、创造客户价值、实现市场双赢”的服务理念，持续为客户提供更优质产品及服务。

原文标题：【昊志机电谐波 | 前沿】让机器人“动”而不抖的技术

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责任编辑：haq