工業(yè)機器人控制.ppt

第五章工業(yè)機器人控制工業(yè)機器人的控制主要包括：機器人動作的順序、應(yīng)實現(xiàn)的路徑與位置、動作時間間隔以及作用于對象物上的作用力等。工業(yè)機器人要代替人完成某些操作，通常需要具有如圖5-1所示的控制機能。這些機能與工業(yè)機器人系統(tǒng)的組成有著對應(yīng)關(guān)系。早期工業(yè)機器人的控制是通過示教再現(xiàn)方式進行的，控制裝置是由凸輪、擋塊、插銷板、穿孔紙帶、磁鼓、繼電器等機電元件構(gòu)成。而進入80年代的工業(yè)機器人則主要使用微型計算機系統(tǒng)綜合實現(xiàn)上述裝置的功能。本章介紹的工業(yè)機器人控制系統(tǒng)都是以計算機控制為前提的。5-l工業(yè)機器人控制的特點及分類一、工業(yè)機器人控制的特點工業(yè)機器人的控制技術(shù)與傳統(tǒng)的自動機械控制相比，沒有根本的不同之處。然而，工業(yè)機器人控制系統(tǒng)一般是以機器人的單軸或多軸運動協(xié)調(diào)為目的的控制系統(tǒng)。其控制結(jié)構(gòu)要比一般自動機械的控制復(fù)雜得多，與一般的伺服系統(tǒng)或過程控制系統(tǒng)相比，工業(yè)機器人控制系統(tǒng)有如下特點：(1)傳統(tǒng)的自動機械是以自身的動作為重點，而工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)更著重本體與操作對象的相互關(guān)系。無論以多么高的精度控制手臂，若不能央持并操作物體到達目的位置，作為工業(yè)機器人來說，那就失去了意義，這種相互關(guān)系是首要的。(2)工業(yè)機器人的控制與機構(gòu)運動學(xué)及動力學(xué)密切相關(guān)。根據(jù)給定的任務(wù)，經(jīng)常要求解運動學(xué)正問題和逆問題，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載的影響使問題復(fù)雜化，所以使工業(yè)機器人控制問題也變得復(fù)雜。(3)即使一個簡單的工業(yè)機器人也至少有35個自由度。每個自由度一般包含一個伺服機構(gòu)，多個獨立的伺服系統(tǒng)必須有機地協(xié)調(diào)起來，組成一個多變量的控制系統(tǒng)。所以，工業(yè)機器人的控制，一般是一個計算機控制系統(tǒng)，計算機軟件擔(dān)負著艱巨的任務(wù)。(4)描述工業(yè)機器人狀態(tài)和運動的數(shù)學(xué)模型是一個非線性模型，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)機器人完成某作業(yè)時，可預(yù)先移動工業(yè)機器人的手臂，來示教該作業(yè)順序、位置以及其它信息，在執(zhí)行時，依靠工業(yè)機器人的動作再現(xiàn)功能，可重復(fù)進行該作業(yè)?？偠灾?，工業(yè)機器人控制系統(tǒng)是一個與運動學(xué)和動力學(xué)原理密切相關(guān)的、有禍合的、非線性的多變量控制系