機(jī)器人的控制系統(tǒng)教學(xué)課件

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)模塊五機(jī)器人的控制系統(tǒng)1機(jī)器人控制系統(tǒng)概述234機(jī)器人控制系統(tǒng)的分類與組成機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與位置控制機(jī)器人的力控制4機(jī)器人控制的示教再現(xiàn)單元提要(Q本模塊主要介紹機(jī)器人的控制系統(tǒng),內(nèi)容包括機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本功能和控制方式、機(jī)器人控制系統(tǒng)的分類與組成機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與位置控制、機(jī)器人控制的示教方式關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的指令生成、控制軟件與機(jī)器人示教實(shí)例MOTOMANUP6機(jī)器人控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)完本模塊的內(nèi)容后,學(xué)生應(yīng)能夠了解機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn),掌握機(jī)器人控制系統(tǒng)的控制功能與基本單元;掌握控制系統(tǒng)的種類、分類,能夠運(yùn)用這些知識(shí)解釋機(jī)器人控制系統(tǒng)的技術(shù)內(nèi)容,能夠解讀機(jī)器人的控制框圖;了解機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);熟悉機(jī)器人控制的示教方式;能夠讀懂控制機(jī)器人示教實(shí)例;具有實(shí)際操作MOTOMANUP6機(jī)器人示教控制系統(tǒng)的能力學(xué)習(xí)單元一機(jī)器人的控制系統(tǒng)概述、機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)多數(shù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)是一個(gè)空間開鏈結(jié)構(gòu),各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是相互獨(dú)立的,為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng),需要多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng),因此,機(jī)器人控制系統(tǒng)與普通的控制系統(tǒng)比較,要復(fù)雜一些。具體來講,機(jī)器人控制系統(tǒng)主要具有以下特點(diǎn)。(1)機(jī)器人控制系統(tǒng)是一個(gè)多變量控制系統(tǒng),即使簡單的工業(yè)機(jī)器人也有3~5個(gè)自由度,比較復(fù)雜的機(jī)器人有十幾個(gè)自由度,甚至幾個(gè)自由度,每個(gè)自由度般包含一個(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。例如,機(jī)器人的手部運(yùn)動(dòng)是所有關(guān)節(jié)的合成運(yùn)動(dòng),要使手部按照一定的軌跡運(yùn)動(dòng),就必須控制各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng),包括運(yùn)動(dòng)軌跡、動(dòng)作時(shí)序等多方面的協(xié)調(diào)。、機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)(2運(yùn)動(dòng)描述復(fù)雜,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)。描述機(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,各變量之間還存在耦合。因此,僅僅考慮位置閉環(huán)是不夠的,還要考慮速度閉環(huán),甚至加速度閉環(huán)。在控制過程中,根據(jù)給定的任務(wù),應(yīng)當(dāng)選擇不同的基準(zhǔn)坐標(biāo)系,并做適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變換,求解機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題和逆問題。此外,還要考慮各關(guān)節(jié)之間慣性力、哥氏力等的耦合作用和重力負(fù)載的影響,因此,系統(tǒng)中還經(jīng)常采用一些控制策略,如重力補(bǔ)償、前饋、解耦或自適應(yīng)控制等。、機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)(3)具有較高的重復(fù)定位精度,系統(tǒng)剛性好。除直角坐標(biāo)機(jī)器人外,機(jī)器人關(guān)節(jié)上的位置檢測元件不能安裝在末端執(zhí)行器上,而應(yīng)安裝在各自的驅(qū)動(dòng)軸上,構(gòu)成位置半閉環(huán)系統(tǒng)。但機(jī)器人的重復(fù)定位精度較高,一般為±O.1mm。此外,由于機(jī)器人運(yùn)行時(shí)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),不受外力干擾,為此系統(tǒng)應(yīng)具有較好的剛性。(4)信息運(yùn)算量大。機(jī)器人的動(dòng)作住往可以通過不同的方式和路徑來完成,因此存在一個(gè)最優(yōu)的問題,較高級(jí)的機(jī)器人可以采用人工智能的方法,用計(jì)算機(jī)建立起龐大的信息庫,借助信息庫進(jìn)行控制、決策管理和操作。根據(jù)傳感器和模式識(shí)別的方法獲得對象及環(huán)境的工況,按照給定的指標(biāo)要求,自動(dòng)選擇最佳的控制規(guī)律。、機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)(5需采用加(減)速控制。過大的加(減)速度會(huì)影響機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性,甚至使機(jī)器人發(fā)生抖動(dòng),因此在機(jī)器人起動(dòng)或停止時(shí)采取加(減)速控制策略。通常采用勻加(減)速運(yùn)動(dòng)指令來實(shí)現(xiàn)。此外,機(jī)器人不允許有位置超調(diào),否則將可能與工件發(fā)生碰。因此,要求控制系統(tǒng)位置無超調(diào),動(dòng)態(tài)晌應(yīng)盡量快。、機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)(6)工業(yè)機(jī)器人還有種特有的控制方式—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)器人的手臂來示教該作業(yè)順序、位置及其他信息,在此過程中把相關(guān)的作業(yè)信息存儲(chǔ)在內(nèi)存中,在執(zhí)行任務(wù)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)。此外,從操作的角度來看,要求控制系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面,盡量降低對操作者的要求。因此,多數(shù)情況要求控制器的設(shè)計(jì)人員不僅要完成底層伺服控制器的設(shè)計(jì),