《机器人技术》-工业机器人(机械臂)03控制

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1、第第33讲讲控制系统设计举例控制系统设计举例工业机器人例举工业机器人例举核电站蒸汽发生器检修机械手核电站蒸汽发生器检修机械手日本电装（日本电装（DENSODENSO））VSVS系列机械手系列机械手元创兴科技元创兴科技REBoREBo--VV--6R6R--650650机器人机器人机械手系统实例机械手系统实例11蒸汽发生器检修机械手蒸汽发生器检修机械手自行研发的蒸汽发生器检修用机械臂，该机械臂用于（核电站）蒸汽发生器堵管等各种检修工作，具有六个关节，同时末端安装偏心工具。检修用机械手检修用机械手结构分析结构分析ABCDFEG机械臂三维效果图机械臂结构简图检修用机械手检修用机械手系统组成框图系统

2、组成框图配电监控台SG配电系统SMC检修工具操控台散热装置配现场总线电机驱动六自由度电工作站Reset控制器机械手SMC状态偏差检测与角度反馈操作面板视频监视器散热装置话传设备话传设备摄像头其它设备150m90m检修用机械手检修用机械手控制软件功能图控制软件功能图检修用机械手检修用机械手监控系统界面监控系统界面检修用机械手检修用机械手基于基于CANCAN总线的集散控结构总线的集散控结构检修用机械手检修用机械手CANCAN总线总线CAN是控制器局域网络(ControllerAreaNetwork,CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准（I

3、SO118?8）。具有高可靠性和良好的错误检测能力，广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。检修用机械手检修用机械手电控部分原理框图电控部分原理框图检修用机械手检修用机械手基于基于DSPDSP的控制板的控制板检修用机械手检修用机械手驱动电路原理框图驱动电路原理框图检修用机械手检修用机械手基于基于SA60SA60的驱动板的驱动板检修用机械手检修用机械手控制器硬件设计控制器硬件设计检修用机械手检修用机械手控制器实物图控制器实物图机械手系统实例机械手系统实例22DENSODENSO机械手机械手--VSVS系列系列电装（电装（DENSODENSO）机械手）机械手电装

4、（电装（DENSODENSO）机械手）机械手工作空间工作空间电装（电装（DENSODENSO）机械手）机械手系统组成系统组成机械手系统实例机械手系统实例22机械手控制器机械手控制器机械手系统实例机械手系统实例22机械手控制器机械手控制器多重任务功能：通过同步处理机械手的运行和与周边设备之间的通讯，大幅缩短了通讯时间，提高了生产率，并且无需可编程控制器即可对周边设备进行控制。采用全新CPU，大幅提高了程序处理速度。网络功能：追加了与电脑之间的数据通讯功能。标准配备以太网和USB。与周边设备之间的连接采用节省配线网络的设备网络、CC-Link、PROFIBUS等，实现了减少配线工时和易于安装、维

5、护的配线节能系统。机械手系统实例机械手系统实例33深圳元创新科技有限公司深圳元创新科技有限公司REBoREBo--VV--6R6R--650650机器人机器人元创新工业机器人元创新工业机器人控制系统总体构架控制系统总体构架机械人的关节控制回路力矩/电流控制速度控制位置控制腕力控制FFFTKimTiii1iiTKT(TkTkT)PPFFm电动机和机械的动态特性的表示齿轮负载（JL，DL）,TLL齿轮M的齿数1L齿轮L的齿数a电机m（Jm，Dm）TT,TmmL驱动Lmm齿轮电动机轴：负载轴：ddLJmDTTJD

6、aTTLLLmLmmLmdtdt221dm11JLDLmTmTLadtaa3.13.1机械手的位置控制机械手的位置控制3.1.1手爪位置控制（1）使用逆运动学和关节角控制的方法τK(qq)KqPdD1qf(r)ddrd1qdτqrf使用逆运动学和关节角控制的手抓位置控制3.13.1机械手的位置控制机械手的位置控制3.1.1手爪位置控制（2）注重静力学关系的方法TτJFFK(rr)KrpdDdrrdtrdFτqrrf(q)PIDJTfr注重静力学关系式的手抓位置控制3.13.1机械手的位置控制机械手的位置控制3.1

7、.2动态控制(轨迹跟踪控制)动力学方程：M(q)qh(q,q)G(q)计算估计值：Mˆ(q)q、hˆ(q,q)、Gˆ(q)以u作为新的输入量来考虑下列非线性反馈控制律：τMˆ(q)uhˆ(q,q)Gˆ(q)如果估计值全为正确值，则可得：uq如此，假设无外部干扰，则利用目标轨迹的加速度：qd并取：uqd可以得到：qq（实现目标轨迹的跟踪）d（估计值不可能完全正确、外