工业机器人研究综述

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1、工业机器人研究综述）摘要：介绍了工业机器人的三个组成部分——主体，控制系统，驱动系统。探讨了目前工业机器人技术的驱动系统，并且分析了工业机器人控制策略的种类以及目前工业机器人控制系统的特点。同时，基于工业机器人的三个组成部分，提出了工业机器人的技术发展展望，最后总结了目前工业机器人技术的发展。关键词：工业机器人控制系统驱动系统ReviewofindustrialrobotsAbstract:Threecomponentsofindustrialrobots-body,controlsystemsanddrives

2、ystemsareintroduced.Exploresthecurrentindustrialrobottechnologydrivesystem,andanalyzedthetypeofindustrialrobotcontrolstrategiesandthecurrentindustrialrobotcontrolsystemcharacteristics.Atthesametime,Basedonthethreecomponentsofindustrialrobots,ProposedTechnical

3、DevelopmentProspectofindustrialrobots,andfinallysummarizesthecurrentindustrialrobottechnology.1、工业机器人体系结构工业机器人一般由主体、控制系统和驱动系统三个部分构成，如图1.1所示。主体即工业机器人的执行机构，包括手部、腕部和臂部，有的机器人甚至还有行走机构；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制；驱动系统用以使执行机构产生相应的动作，主要包括动力装置和传动机构。2、工业机器人的控制策略

4、2.1变结构控制变结构控制方法对于系统参数的时变规律、非线性程度以及外界干扰等不需要精确的数学模型，只要知道它们的变化范围，就能对系统进行精确的轨迹跟踪控制。变结构控制方法设计过程本身就是解耦过程，因此在多输人多输出系统中，多个控制器设计可按各自独立系统进行，其参数选择也不是十分严格。滑模变结构控制系统快速性好，无超调，计算量小，实时性强旧1。变结构控制本身的不连续性以及控制器频繁的切换动作有可能造成跟踪误差在零点附近产生抖动现象，而不能收敛于零，这种抖动轻则会引起执行部件的机械磨损，重则会激励未建模的高频动态响

5、应——特别是考虑到连杆柔性的时候，容易使控制失效。2.2自适应控制自适应控制能认识环境的变化，并能自动改变控制器的参数和结构，自动调整控制作用，以保证系统达到满意的控制品质。自适应控制不是一般的系统状态反馈或系统输出反馈控制，而是一种比较复杂的反馈控制，实时性要求严格，实现比较复杂，特别是当存在非参数不确定性时，自适应控制难以保证系统的稳定性。即使线性定常的控制对象，其自适应控制也是非线性时变反馈控制系统。2.3鲁棒控制鲁棒控制可以在不确定因素的一定变化范围内，保证系统稳定和维持一定的性能指标，它是一种固定控制，

6、比较容易实现。一般鲁棒控制系统的设计是以一些最差的情况为基础，因此一般系统并不工作在最优状态。鲁棒自适应控制对控制器实时性能要求比较严格。2.4智能控制智能控制整个控制结构由上往下分为3个层次，组织级、协调级和执行级。其控制精度由下往上逐级递减，智能程度由下往上逐级增加。根据机器人的任务分解，在面向设备的基础级可以采用常规的自动控制技术，如PID控制、前馈控制等。在协调级和组织级，存在不确定性，控制模型往往无法建立或建立的模型不够精确，无法取得良好的控制效果。因此，需要采用智能控制方法，如模糊控制、神经网络控制、

7、专家控制以及集成智能控制。3、工业机器人的控制系统工业机器人的控制主要包括：机器人动作的顺序控制，应实现的路径与位置控制；动作时间间隔以及作用于对象物上的作用控制。其作用类似于人的大脑，是工业机器人的指挥系统，控制驱动系统使执行机构按照要求工作。如果机器人不具备信息反馈特征．则该控制系统称为开环控制系统，如果机器人具备信息反馈特征，则该控制系统称为闭环控制系统。工业机器人控制系统是以机器人的单轴或多轴运动协调为目的的控制系统，其结构要比一般自动机械复杂的多。有如下特点：1．传统的自动机械是以自身的动作为重点，而工

8、业机器人的控制系统更着重本体与操作对象的相互联系。无论多么高的精度控制手臂，机器人必须能夹持并操作物体到达目的位置。2．工业机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。机器人手足的状态可以在各种坐标下描述，且能根据需要选择不同的基准坐标系，并做适当的坐标变换。3．即便一个简单的工业机器人，至少也有3-5个自由度。每个自由度一般包含一个伺服机构，它们必须协调起来，组成一个多变