第5章 機器人控制系統(tǒng)

1機器人控制技術與實踐

2第五章機器人控制系統(tǒng)5.1機器人的底層控制5.2機器人的上層控制5.3機器人控制的MATLAB仿真3第五章機器人控制系統(tǒng)

機器人控制技術，從廣義上可以分為機器人的底層控制和上層控制。

底層控制主要是通過傳感器采集各種基本信息，通過簡單的算法實現(xiàn)機器人的簡單行走，實質(zhì)包含傳感器的控制、電機和舵機控制以及最基礎的PID控制方法；

上層控制主要包含機器人的路徑規(guī)劃、足式機器人的步態(tài)規(guī)劃以及多機器人協(xié)作控制方法等。04機器人的供電方式5.1機器人的底層控制

1、PID運動控制

巡線機器人如何使用PID？04機器人的供電方式5.1機器人的底層控制

1、PID運動控制04機器人的供電方式5.1機器人的底層控制

1、PID運動控制04機器人的供電方式3.1機器人的底層控制PID控制是一種基于偏差“過去、現(xiàn)在、未來”信息估計的有效而簡單的控制算法。1、PID運動控制04機器人的供電方式5.1機器人的底層控制PID控制是一種基于偏差“過去、現(xiàn)在、未來”信息估計的有效而簡單的控制算法。

對偏差按比例、積分和微分通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制1、PID運動控制04機器人的供電方式5.1機器人的底層控制

比例作用的引入是為了及時成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號，系統(tǒng)偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生與其成比例的控制作用，以減小偏差。比例控制反應快，但對某些系統(tǒng)，可能存在穩(wěn)態(tài)誤差，加大比例系數(shù)、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差減小，但穩(wěn)定性可能變差。隨著比例系數(shù)的增大，穩(wěn)態(tài)誤差減小，同時動態(tài)性能變差，振蕩比較嚴重。

積分作用的引人是為了使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的無差度，以保證實現(xiàn)對設定值的無靜差跟蹤。

微分作用的引入主要是為了改善控制系統(tǒng)的響應速度和穩(wěn)定性。微分作用能反映系統(tǒng)偏差的變化率，預見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用。直觀而言，微分作用能在偏差還沒有形成之前，就已經(jīng)消除偏差。因此，微分作用可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。1、PID運動控制04機器人的供電方式3.1機器人的底層控制2、智能PID參數(shù)整定（1）基于繼電反饋的PID參數(shù)自整定

繼電反饋控制結構04機器人的供電方式5.1機器人的底層控制2、智能PID參數(shù)整定（2）基于模糊PID控制的參數(shù)自整定模糊PID控制自整定控制器結構04機器人的供電方式5.1機器人的底層控制2、智能PID參數(shù)整定（3）基于神經(jīng)網(wǎng)路PID的參數(shù)整定基于神經(jīng)網(wǎng)絡自適應PID控制系統(tǒng)04機器人的供電方式5.1機器人的底層控制2、智能PID參數(shù)整定（4）基于神經(jīng)網(wǎng)絡的模糊PID參數(shù)整定基于神經(jīng)絡的模糊PID控制系統(tǒng)04機器人的供電方式5.2機器人的上層控制1、路徑規(guī)劃機器人通過各種傳感器獲取環(huán)境信息,利用人工智能進行識別、理解、推理并做出判斷和決策來完成一定的任務。

智能機器人路徑規(guī)劃是指在有障礙物的工作環(huán)境中,如何尋找一條從給定起點到終點適當?shù)倪\動路徑,使機器人在運動過程中能安全、無碰地繞過所有障礙物。已知障礙（靜態(tài)）未知障礙（動態(tài)）各種比賽機器人巡邏機器人戰(zhàn)場機器人醫(yī)療機器人排爆機器人04機器人的供電方式5.2機器人的上層控制2、足式機器人步態(tài)控制（1）固化編程（2）基于模型的方法（3）基于生物控制策略：CPG、遺傳算法、蟻群算法等。04機器人的供電方式5.2機器人的上層控制3、多機器人協(xié)作

有效地組織多個自主移動機器人通過一種協(xié)作機制完成指定的任務是多協(xié)作機器人相對于個體機器人執(zhí)行任務的最大區(qū)別所在。（1）簡單協(xié)作：舞蹈機器人（2）復雜協(xié)作：利用相關算法實現(xiàn)多機協(xié)作。機器人1機器人2機器人3機器人404機器人的供電方式3.2機器人的上層控制3、多機器人協(xié)作

有效地組織多個自主移動機器人通過一種協(xié)作機制完成指定的任務是多協(xié)作機器人相對于個體機器人執(zhí)行任務的最大區(qū)別所在。（1）簡單協(xié)作：舞蹈機器人（2）復雜協(xié)作：利用相關算法實現(xiàn)多機協(xié)作。機器人1機器人2機器人3機器人4如何定義主從？以多機救援機器人為例04機器人的供電方式5.3機器人控制的MATLAB仿真基于CPG的雙足機器人步態(tài)規(guī)劃算法步態(tài)是指雙足機器人的每條腿按一定的順序和軌跡的運動過程，是確保步行機構穩(wěn)定運行的重要因素。雙足仿人機器人主要有兩種步態(tài)，分別是仿人行走運動步態(tài)和跑步運動步態(tài)。04機器人的供電方式5.3機器人控制的MATLAB仿真基于CPG的雙足機器人步態(tài)規(guī)劃算法04機器人的供電方式5.3機器人控制的