机器人设计教程 03

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1、东南大学远程教育机器人技术第十三讲主讲教师：王兴松机械手的控制ControlofRoboticManipulator3.1机械人系统的构成3.2传递函数和方框图3.3PID控制3.4机械手的位置控制3.5机械手的力控制3.6其他控制方式简介Robotics控制3.1机械人系统的组成3.1.1机械人系统示意机器人的功能：①动作和运动的控制②末端操作器/手爪的轨迹和力的再现③运动状态显示、参数设定功能Robotics控制3.1机械人系统的组成3.1.2机械人框图Robotics控制3.2传递函数和方框图3.2.1传递函数Robotics控制3.2传递函数和方框图3.2.1传递函数Robo

2、tics控制3.2传递函数和方框图3.2.1传递函数Robotics控制3.2传递函数和方框图3.2.1传递函数L=0Robotics控制3.2传递函数和方框图3.2.1传递函数Robotics控制3.2传递函数和方框图3.2.2方框图Robotics控制3.2传递函数和方框图3.2.2方框图Robotics控制3.2传递函数和方框图3.2.2方框图Robotics控制3.2传递函数和方框图3.2.2方框图Robotics控制3.3PID控制3.3.1PID控制的基本形式Robotics控制3.3PID控制3.3.1PID控制的基本形式Robotics控制3.3PID控制3.3.1P

3、ID控制的基本形式Robotics控制3.3PID控制3.3.2实用的PID控制Robotics控制3.3PID控制3.3.2实用的PID控制（1）微分超前型PD控制Robotics控制3.3PID控制3.3.2实用的PID控制（1）微分超前型PD控制Robotics控制3.3PID控制3.3.2实用的PID控制（1）微分超前型PD控制Robotics控制3.3PID控制3.3.2实用的PID控制（2）I-PD控制Robotics控制3.4机械手的位置控制3.4.1手爪位置控制（1）使用逆运动学和关节角控制的方法Robotics控制3.4机械手的位置控制3.4.1手爪位置控制（2）注

4、重静力学关系的方法Robotics控制3.4机械手的位置控制3.4.2动态控制Robotics控制3.4机械手的位置控制3.4.2动态控制Robotics控制3.5机械手的力控制3.5.1单自由度机械系统的阻抗控制Robotics控制3.5机械手的力控制3.5.1单自由度机械系统的阻抗控制Robotics控制3.5机械手的力控制3.5.1单自由度机械系统的阻抗控制（1）外力矩可计测的场合Robotics控制3.5机械手的力控制3.5.1单自由度机械系统的阻抗控制（2）关节角加速度可以检出的场合Robotics控制3.5机械手的力控制3.5.2机械手的阻抗控制手爪位置：手爪速度：手爪加

5、速度：静力学关系式：控制对象：期望的动作：（3.65）Robotics控制3.5机械手的力控制3.5.2机械手的阻抗控制（1）外力可以计测的情况Robotics控制3.5机械手的力控制3.5.2机械手的阻抗控制（2）关节角加速度可以检出的情况Robotics控制3.5机械手的力控制3.5.2机械手的阻抗控制（3）既不需要检出外力也不需要检出关节角加速度左乘Robotics控制3.5机械手的力控制3.5.2机械手的阻抗控制Robotics控制3.5机械手的力控制3.5.2机械手的阻抗控制（4）若手臂慢慢动作Robotics控制3.5机械手的力控制3.5.3机械手的混合控制手爪偏差提取：

6、力偏差提取：位置控制规律：力控制规律：Robotics控制3.5机械手的力控制3.5.3机械手的混合控制东南大学远程教育机器人原理及应用第三十一讲主讲教师：王兴松Robotics控制3.6机械手的其他控制方式3.6.1机械手的模糊控制如果机器人的关节位置误差为：则其PID控制为东南大学远程教育机器人原理及应用第二十二讲主讲教师：王兴松Robotics控制3.6机器人关节控制的模糊算法3.6.2模糊集合与模糊逻辑的基本概念一、模糊集合与集合计算符定义1模糊集合：设U为若干事件的总和，如U=Rn，我们称U为论域，一个定义在U上的模糊集合F，由隶属度函数来表征，这里的表示在模糊集合F上的隶

7、属程度。经典的集合（确定集合）的隶属度函数只取两个值{0,1}。要么属于，要么不属于。因此模糊集合是经典集合的推广。Robotics控制3.6机器人关节控制的模糊算法3.6.2模糊集合与模糊逻辑的基本概念定义2交集、并集和补集：设A和B是U上的两个模糊集合。对所有的，A和B的交集是定义在U上的一个模糊集合，其隶属度函数定义为：对所有的，A和B的并集是定义在U上的一个模糊集合，其隶属度函数定义为：对所有的，A的补集是定义在U上的一个模糊集合，其隶属度函数为：