《工业机器人控制》PPT课件

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1、第六章工业机器人控制工业机器人的控制主要包括：机器人动作的顺序；应实现的路径与位置；动作时间间隔以及作用于对象物上的作用力等。早期工业机器人的控制是通过示教再现方式进行的，控制装置是由凸轮、挡块、插销板、穿孔纸带、磁鼓、继电器等机电元件构成。进入20世纪80年代以来的工业机器人则主要使用微型计算机系统综合实现上述装置的功能。6.1工业机器人控制的特点及分类一、工业机器人控制的特点工业机器人控制系统一般是以机器人的单轴或多轴运动协调为目的的控制系统。传统的自动机械是以自身的动作为重点，而工业机器人的控制系统更着重本体与

2、操作对象的相互关系。无论以多么高的精度控制手臂，若不能夹持并操作物体到达目的位置，作为工业机器人来说，那就失去了意义，这种相互关系是首要的。工业机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。根据给定的任务，经常要求解运动学正问题和逆问题，因此，往往要根据需要，选择不同的基准坐标系，并作适当的坐标变换。而且还因工业机器人各关节之间惯性力、哥氏力的耦合作用以及重力负载的影响使问题复杂化，所以使工业机器人控制问题也变得复杂。哥氏力，Coriolisforce，有些书中也翻为科氏力。在地理学中又称为地转偏向力，是地球在转动中出现

3、的惯性力之一。工业机器人控制的特点及分类一、工业机器人控制的特点即使一个简单的工业机器人也至少有3～5个自由度相关。每个自由度一般包含一个伺服机构，多个独立的伺服系统必须有机地协调起来，组成一个多变量的控制系统。所以，工业机器人的控制，一般是一个计算机控制系统，计算机软件担负着艰巨的任务。描述工业机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型，随着状态的变化，其参数也在变化，各变量之间还存在耦合。仅仅是位置闭环是不够的，还要利用速度，甚至加速度闭环。系统中还经常采用一些控制策略，比如使用重力补偿、前馈、解耦、基于传感信息

4、的控制和最优PID控制等。工业机器人控制的特点及分类一、工业机器人控制的特点工业机器人还有一种特有的控制方式——示教再现控制方式。当要工业机器人完成某作业时，可预先移动工业机器人的手臂，来示教该作业顺序、位置以及其他信息，在执行时，依靠工业机器人的动作再现功能，可重复进行该作业。工业机器人控制系统是一个与运动学和动力学原理密切相关的、有耦合的、非线性的多变量控制系统。随着实际工作情况的不同，可以采用各种不同的控制方式，从简单的编程自动化，微处理机控制到小型计算机控制等。工业机器人控制的特点及分类二、工业机器人控制的分

5、类工业机器人控制结构的选择，是由工业机器人所执行的任务决定的。按运动坐标控制方式关节空间运动控制直角坐标空间运动控制按适应程度程序控制系统适应性控制系统按控制机器人数目单控系统群控系统按运动控制方式位置控制速度控制力控制人工智能控制系统工业机器人控制的特点及分类工业机器人控制的分类1、位置控制方式（1）点位控制工业机器人控制方法这类控制的特点是仅控制离散点上工业机器人手爪或工具的位姿，要求尽快而无超调地实现相邻点之间的运动，但对相邻点之间的运动轨迹一般不做具体规定。（2）连续轨迹控制。这类运动控制的特点是连续控制工业

6、机器人手爪(或工具)的位姿轨迹。一般要求速度可控、轨迹光滑且运动平稳。轨迹控制的技术指标是轨迹精度和平稳性。。工业机器人控制的特点及分类工业机器人控制的分类2、速度控制方式工业机器人控制方法工业机器人按预定的指令，控制运动部件的速度和实行加、减速，以满足运动平稳、定位准确的要求。为了实现这一要求，机器人的行程要遵循一定的速度变化曲线。3、力（力矩）控制方式在进行装配或抓取物体等作业时，工业机器人末端操作器与环境或作业对象的表面接触，除了要求准确定位之外，还要求使用适度的力或力矩进行工作，这时就要采取力(力矩)控制方式

7、。6.2工业机器人位置控制一、位置控制问题工业机器人位置控制的目的，就是要使机器人各关节实现预先所规划的运动，最终保证工业机器人终端(手爪)沿预定的轨迹运行。工业机器人模型中，通常每个关节装有位置传感器，用以测量关节位移；有时还用速度传感器(如测速电机)检测关节速度。工业机器人大多为串接的连杆结构，其动态特性具有高度的非线性，在其控制系统的设计中，往往把机器人的每个关节当成一个独立的伺服机构来处理。每一个关节是由一个驱动器单独驱动的,采用反馈控制，利用各关节传感器得到的反馈信息，计算所需的力矩，发出相应的力矩指令，以

8、实现要求的运动。工业机器人位置控制位置控制问题机器人本身、控制系统和轨迹规划器之间的关系工业机器人接受控制系统发出的关节驱动力矩矢量，装于机器人各关节上的传感器测出关节位置矢量和关节速度矢量，再反馈到控制器上，这样由反馈控制构成了工业机器人的闭环控制系统设计这样的控制系统，其中心问题是保证所得到的闭环系统满足一定的性能指标要求，它最基本的准则是