机器人作业示教控制法ppt课件.ppt

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1、机器人作业示教控制法主讲周兰一、机器人轨迹规划问题1．连续变量和离散变量：连续变量离散化：计算机只能处理算术和逻辑运算，在进行数据处理时，有时需要将连续的变量离散化。我们曾经使用过许多数学用表，如三角函数表，对数表等，实际上是为了使用方便而求出若干离散点处的函数值，离散点的疏密取决于生产实际的要求。离散变量连续化：如已知机器人若干个运动位置点，如何根据这几个点拟合出机器人的运动轨迹的问题就是离散变量连续化的问题。对数曲线图例：离散变量连续化图例：2．逼近（1）：逼近的概念：逼近是数值分析中的一种重要的方法。所谓逼近是指用简单函数p

2、（x）的值近似替代函数f（x）的值，f（x）称为被逼近函数，p（x）称为逼近函数，两者的差：e（x）=f（x）-p（x）称为逼近误差或余项。逼近图例：2．逼近（2）：简单函数：可以用四则运算进行计算的函数。如多项式、有理函数等。实现逼近的方法：实现逼近的方法主要有三种：插值、一致逼近与最佳一致逼近、平方逼近和最佳平方逼近。3．插值（1）：插值定义：设f（x）是定义在区间【a，b】上的函数，x0，x1，…xn是【a，b】上n+1个互异的点，若存在一个简单函数p（x），满足：p（xi）=f（xi）=yi，i=0，1，2，…n。则称p（

3、x）为关于节点x0，x1，…xn的插值函数。点x0，x1，…xn称为插值节点，【a，b】称为插值区间，求插值函数p（x）的方法称为插值法。插值图例：线性插值抛物插值用方便计算机运算的简单曲线去尽量精确地拟合复杂曲线是插值的目的。3．插值（2）：插值的物理意义：由插值的定义可以看出，插值函数p（x）实际上是一条经过平面上点（x0，f（x0）），（x1，f（x1）），…（xn，f（xn））的曲线，这条平面曲线就作为f（x）的逼近曲线。通过插值，实际上是将离散的点变成连续的曲线。3．插值（3）：插值多项式：设：p（x）=a0+a1x+…

4、…+anxn=yn由于已知关于n+1个点x0，x1，…xn的函数值，可以得到下面的方程组：a0+a1x0+……+anx0n=y0a0+a1x1+……+anx1n=y1……………………a0+a1xn+……+anxnn=yn据此可以求出各系数，于是得到插值多项式的表达式。n+1个方程，n+1个未知量。4．用插值的方法解决机器人轨迹规划问题：问题的引入：如图示为机器人倒水的动作分解过程图。从这个图中可以看出，如果将机器人的各个动作部位在一个给定的坐标系中来讨论，则是一系列离散的点。轨迹规划：现在就是要根据这些离散点拟合出经过这些离散点的

5、曲线方程，常用的就是插值的方法。由于有了连续的曲线方程就可以预知机器人在某些中间部位的位置，以便机器人各部件位置和速度协调。机器人的动作规划图例：二、机器人示教法1．示教法：要求机器人产生某些动作和完成某些作业，必须赋予机器人种种信息。这种赋予信息的方法就是示教法。2．机器人示教法的分类：从大的方面来说，机器人示教分为以下三个方面：位置和姿态信息示教：描述机器人的动作轨迹和定位点等的信息。机器人动作顺序信息示教：关于机器人动作的执行顺序信息，机器人与外部设备同步的信息。机器人动作状况和机器人进行作业时附加条件等信息的示教：主要涉及

6、机器人动作的速度和加速度、作业内容信息等。三、位置和姿态示教法机器人示教控制方式离线示教法间接示教法遥控示教法直接示教法不用机器人示教用实际机器人示教功率级脱离示教伺服级接通示教示教盒示教操纵杆示教主从方示教模拟机器人示教专用工具示教数值输入示教图形示教软件语言示教1.位置和姿态示教法分类:2．直接示教法（1）：功率级脱离示教：就是由人直接搬动机器人的手臂，使机器人沿着人们设计的空间轨迹运动的一种示教方法。搬动机器人时，通常让机器人处于自由状态：通过离合器把机器人手臂与各驱动器脱离；对于液压方式驱动的机器人，应把主油路切换到回油状

7、态等。有两种示教方法：一种方法是仅仅对运动轨迹上的代表点进行示教，代表点之间的轨迹可通过插补运算加以限定。另一种方法是对运动轨迹上分布间隔很小的点逐一进行示教，示教内容被存储起来，利用这些存储内容通过动作再现就能达到预期的运动轨迹。2．直接示教法（2）：伺服级接通示教：通过安装在机器人手爪部的操作装置去间接搬动机器人手臂的方式，且机器人手臂与各驱动器不用脱离。机器人处于自由状态，操作器上安装有力传感器，可以通过力的控制来实现直接搬动机器人手臂进行示教。3．遥控示教法：当示教场所离开机器人本体时，采用遥控示教法，不用直接接触机器人手

8、臂就能对机器人进行示教。示教盒示教：这种示教盒安装有各种按钮之类的操作开关，对应于机器人的各种动作和状态。目前工业机器人几乎都配有这种示教盒。使用示教装置的这些按钮开关可以远距离地引导机器人完成预定的动作，在期望的运动轨迹上的代表点处逐一定位，可以