机器人控制技术

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1、1.1引言1.2示教再现控制1.3运动控制习题1.1引言1.1.1机器人控制特点1.1.2机器人控制方式1.1.3机器人控制功能1.1.4机器人控制系统1.1.1机器人控制特点1、大量的运动学、动力学运算，涉及矢量、矩阵、坐标变换和微积分等运算。2、机器人的控制不仅是非线性的，而且是多变量耦合的。3、机器人的控制还必须解决优化、决策的问题。1.1引言机器人的控制方式主要有以下两种分类：1、按机器人手部在空间的运动方式分：（1）点位控制方式——PTP点位控制又称为PTP控制，其特点是只控制机器人手部在作业空间中某些规定的离散点上的位姿。这种控制方

2、式的主要技术指标是定位精度和运动所需的时间。常常被应用在上下料、搬运、点焊和在电路板上插接元器件等定位精度要求不高且只要求机器人在目标点处保持手部具有准确位姿的作业中。1.1.2机器人控制方式1.1引言1、按机器人手部在空间的运动方式分：（2）连续轨迹控制方式——CP连续轨迹控制又称为CP控制，其特点是连续的控制机器人手部在作业空间中的位姿，要求其严格的按照预定的路径和速度在一定的精度范围内运动。这种控制方式的主要技术指标机器人手部位姿的轨迹跟踪精度及平稳性。通常弧焊、喷漆、去毛边和检测作业的机器人都采用这种控制方式。有的机器人在设计控制系统时

3、，上述两种控制方式都具有，如对进行装配作业的机器人的控制等。1.1.2机器人控制方式1.1引言2、按机器人控制是否带反馈分：（1）非伺服型控制方式非伺服型控制方式是指未采用反馈环节的开环控制方式。在这种控制方式下，机器人作业时严格按照在进行作业之前预先编制的控制程序来控制机器人的动作顺序，在控制过程中没有反馈信号，不能对机器人的作业进展及作业的质量好坏进行监测，因此，这种控制方式只适用于作业相对固定、作业程序简单、运动精度要求不高的场合，它具有费用省，操作、安装、维护简单的优点。1.1.2机器人控制方式1.1引言2、按机器人控制是否带反馈分：（

4、2）伺服型控制方式伺服型控制方式是指采用了反馈环节的闭环控制方式。这种控制方式的特点是在控制过程中采用内部传感器连续测量机器人的关节位移、速度、加速度等运动参数，并反馈到驱动单元构成闭环伺服控制。如果是适应型或智能型机器人的伺服控制，则增加了机器人用外部传感器对外界环境的检测，使机器人对外界环境的变化具有适应能力，从而构成总体闭环反馈的伺服控制方式。1.1.2机器人控制方式1.1引言1、示教再现功能示教再现功能是指示教人员预先将机器人作业的各项运动参数预先教给机器人，在示教的过程中，机器人控制系统的记忆装置就将所教的操作过程自动地记录在存储器中

5、。当需要机器人工作时，机器人的控制系统就调用存储器中存储的各项数据，使机器人再现示教过的操作过程，由此机器人即可完成要求的作业任务。机器人的示教再现功能易于实现，编程方便，在机器人的初期得到了较多的应用。1.1.3机器人控制功能1.1引言2、运动控制功能运动控制功能是指通过对机器人手部在空间的位姿、速度、加速度等项的控制，使机器人的手部按照作业的要求进行动作，最终完成给定的作业任务。它与示教再现功能的区别：在示教再现控制中，机器人手部的各项运动参数是由示教人员教给它的，其精度取决于示教人员的熟练程度。而在运动控制中，机器人手部的各项运动参数是由

6、机器人的控制系统经过运算得来的，且在工作人员不能示教的情况下，通过编程指令仍然可以控制机器人完成给定的作业任务。1.1.3机器人控制功能1.1引言由于机器人的控制过程中涉及大量的坐标变换和插补运算以及较低层的实时控制，所以，目前的机器人控制系统在结构上大多数采用分层结构的微型计算机控制系统，通常采用的是两级计算机伺服控制系统。伺服驱动人机对话内部传感器通信一级（上位机）微型计算机数学运算数据存储二级（下位机）单片机运动控制器驱动装置关节运动手的运动外部传感器局部反馈全局反馈1.1.4机器人控制系统1.1引言机器人控制系统具体的工作过程是：主控计

7、算机接到工作人员输入的作业指令后，首先分析解释指令，确定手的运动参数，然后进行运动学、动力学和插补运算，最后得出机器人各个关节的协调运动参数。这些参数经过通信线路输出到伺服控制级作为各个关节伺服控制系统的给定信号。关节驱动器将此信号D/A转换后驱动各个关节产生协调运动，并通过传感器将各个关节的运动输出信号反馈回伺服控制级计算机形成局部闭环控制，从而更加精确的控制机器人手部在空间的运动（作业任务要求的）。在控制过程中，工作人员可直接监视机器人的运动状态，也可从显示器等输出装置上得到有关机器人运动的信息。1.1.4机器人控制系统1.1引言机器人控制

8、系统的组成1、硬件1.1.4机器人控制系统1.1引言机器人控制系统的组成1、硬件——单片机应用1.1.4机器人控制系统1.1引言机器人控制系统的组成1