(7.1)--机器人控制系统及编程语言6.1.ppt

机器人控制系统（一）

机器人控制系统的简介及分类

目录/CONTENTS01机器人控制系统简介03机器人的位置控制举例02机器人控制的分类

1.机器人控制系统简介1）机器人控制系统有什么样的特征？2）机器人控制系统和普通的控制系统有什么差别？线性？与哪些学科相关？无法理解？简单还是复杂？

1.机器人控制系统简介1）机器人控制系统随着状态的不同和外力的变化，其参数也在不断变换，各个变量之间也存在相互耦合，因此仅仅利用位置闭环是不够的，还要利用速度闭环、加速度闭环、在控制系统中还要使用重力补偿、前馈、解耦或自适应控制等方法。机器人的控制与机构运动学及动力学紧密相关。(3)非线性模型(2)涉及运动学、机构学(1)复杂机器人的控制与机构运动学及动力学紧密相关。

2机器人控制系统的分类

1）按照坐标控制分类（1）关节空间运动控制（2）直角坐标空间运动控制2）按照对环境变化的适应度划分（1）程序控制系统(2)实用性控制系统(3)人工智能控制系统

2机器人控制系统的分类

3）按照同时控制的机器人数目分类（1）单控系统（2）群控系统4）按照运动控制方式分类（1）位置控制(2)速度控制(3)力或者力矩控制(4)智能控制

2机器人控制系统的分类

(1）什么是位置控制？——控制机器人在空间的位置坐标的一种控制系统！位置控制有哪些类型？哪些要求呢？①点位控制方式。点位控制的特点是仅控制离散点上机器人手爪或工具的位姿，要求尽快而且无超调的实现相邻点之间的运动。例如搬运物料、上下料等。②连续轨迹控制。要求速度大小可以控制和调节，轨迹必须光滑并且运动平稳。例如在弧焊、在喷漆。

2机器人控制系统的分类

(2)何为速度控制？——控制机器人工作的速度。注意：机器人的行程要遵循一定的速度变化曲线，由于机器人是一种工作情况多变，惯性负载大的运动机械，要处理好速度和平稳的矛盾，必须控制好机器人在控制启动加速和停止前的减速这两个过度运动阶段

2机器人控制系统的分类

(3)力或者力矩控制——控制机器人工作中的力量大小。这种方式的控制原理和位置伺服控制原理基本相同，只不过输入量和反馈量不是位置信号，而是力或力矩信号，因此系统中有力或力矩的传感器，有时也用接近觉、滑觉等感觉功能进行适应性控制。(4)智能控制——机器人具有较强的环境适应能力以及学习能力。智能控制技术的发展有赖于近年来的人工神经网络、遗传算法、专家系统等人工智能的发展

3机器人的位置控制

1）目的——使机器人各个关节实现预先所规划的运动。2）闭环控制系统——关节的驱动和传动方式有多种多样，但是都可以视为每一个关节由一个驱动器单独驱动。3)非线性动力学系统——按照定常系统处理，各个关节之间的耦合作用也因减速器的存在而受到削弱。

3.1基于伺服电动机的单关节控制器

图6-01单关节角位置控制系统框图

3.1基于伺服电动机的单关节控制器

图6-02一个关节的齿轮和负载的组合原理a)关节传递示意图b)齿轮传递转矩图c)齿轮转角图直流伺服电动机输出转矩为，转速比为，得到电动机的输出转矩为,——电动机的转矩常数（N.m/A）——电枢绕组电流(A)

3.1基于伺服电动机的单关节控制器

图6-03单关节位置反馈伺服控制系统传递函数框图由电枢绕组平衡方程、驱动轴的平衡方程、负载轴的转矩平衡方程做拉普拉斯变换，并以电位器或光学编码器取得位置误差，得到系统的单关节位置反馈伺服控制系统的闭环传递函数为：——负载轴的角位移(rad);——电枢电阻;——电动机轴上的等效转动惯量;——电动机轴上的等效阻尼系数;——转换常数(V/rad)

THEEND

THANKS