工業(yè)機(jī)器人控制.ppt

第五章工業(yè)機(jī)器人控制工業(yè)機(jī)器人的控制主要包括：機(jī)器人動(dòng)作的順序、應(yīng)實(shí)現(xiàn)的路徑與位置、動(dòng)作時(shí)間間隔以及作用于對(duì)象物上的作用力等。工業(yè)機(jī)器人要代替人完成某些操作，通常需要具有如圖5-1所示的控制機(jī)能。這些機(jī)能與工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的組成有著對(duì)應(yīng)關(guān)系。早期工業(yè)機(jī)器人的控制是通過(guò)示教再現(xiàn)方式進(jìn)行的，控制裝置是由凸輪、擋塊、插銷(xiāo)板、穿孔紙帶、磁鼓、繼電器等機(jī)電元件構(gòu)成。而進(jìn)入80年代的工業(yè)機(jī)器人則主要使用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合實(shí)現(xiàn)上述裝置的功能。本章介紹的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)都是以計(jì)算機(jī)控制為前提的。5-l工業(yè)機(jī)器人控制的特點(diǎn)及分類(lèi)一、工業(yè)機(jī)器人控制的特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)與傳統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)械控制相比，沒(méi)有根本的不同之處。然而，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)一般是以機(jī)器人的單軸或多軸運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)為目的的控制系統(tǒng)。其控制結(jié)構(gòu)要比一般自動(dòng)機(jī)械的控制復(fù)雜得多，與一般的伺服系統(tǒng)或過(guò)程控制系統(tǒng)相比，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：(1)傳統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)械是以自身的動(dòng)作為重點(diǎn)，而工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)更著重本體與操作對(duì)象的相互關(guān)系。無(wú)論以多么高的精度控制手臂，若不能央持并操作物體到達(dá)目的位置，作為工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，那就失去了意義，這種相互關(guān)系是首要的。(2)工業(yè)機(jī)器人的控制與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)密切相關(guān)。根據(jù)給定的任務(wù)，經(jīng)常要求解運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題和逆問(wèn)題，因此，往往要根據(jù)需要,選擇不同的基準(zhǔn)坐標(biāo)系，并作適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變換。而且還因工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)之間慣性力、哥氏力的耦合作用以及重力負(fù)載的影響使問(wèn)題復(fù)雜化，所以使工業(yè)機(jī)器人控制問(wèn)題也變得復(fù)雜。(3)即使一個(gè)簡(jiǎn)單的工業(yè)機(jī)器人也至少有35個(gè)自由度。每個(gè)自由度一般包含一個(gè)伺服機(jī)構(gòu)，多個(gè)獨(dú)立的伺服系統(tǒng)必須有機(jī)地協(xié)調(diào)起來(lái)，組成一個(gè)多變量的控制系統(tǒng)。所以，工業(yè)機(jī)器人的控制，一般是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)軟件擔(dān)負(fù)著艱巨的任務(wù)。(4)描述工業(yè)機(jī)器人狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)非線(xiàn)性模型，隨著狀態(tài)的變化，其參數(shù)也在變化，各變量之間還存在精合。因此，僅僅是位置閉環(huán)是不夠的，還要利用速度、甚至加速度閉環(huán)。系統(tǒng)中還經(jīng)常采用一些控制策略,比如使用重力補(bǔ)償、前饋、解耦、基于傳感信息的控制和最優(yōu)PID控制等。(5)工業(yè)機(jī)器人還有一種特有的控制方式示教再現(xiàn)控制方式。當(dāng)要工業(yè)機(jī)器人完成某作業(yè)時(shí)，可預(yù)先移動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的手臂，來(lái)示教該作業(yè)順序、位置以及其它信息，在執(zhí)行時(shí)，依靠工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作再現(xiàn)功能，可重復(fù)進(jìn)行該作業(yè)。總而言之，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)是一個(gè)與運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理密切相關(guān)的、有禍合的、非線(xiàn)性的多變量控制系