機器人的控制系統(tǒng)教學課件

工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)模塊五機器人的控制系統(tǒng)1機器人控制系統(tǒng)概述234機器人控制系統(tǒng)的分類與組成機器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與位置控制機器人的力控制4機器人控制的示教再現(xiàn)單元提要(Q本模塊主要介紹機器人的控制系統(tǒng),內(nèi)容包括機器人控制系統(tǒng)的特點、機器人控制系統(tǒng)的基本功能和控制方式、機器人控制系統(tǒng)的分類與組成機器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與位置控制、機器人控制的示教方式關(guān)節(jié)運動的指令生成、控制軟件與機器人示教實例MOTOMANUP6機器人控制系統(tǒng)。學習要求學習完本模塊的內(nèi)容后,學生應(yīng)能夠了解機器人控制系統(tǒng)的特點,掌握機器人控制系統(tǒng)的控制功能與基本單元;掌握控制系統(tǒng)的種類、分類,能夠運用這些知識解釋機器人控制系統(tǒng)的技術(shù)內(nèi)容,能夠解讀機器人的控制框圖;了解機器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);熟悉機器人控制的示教方式;能夠讀懂控制機器人示教實例;具有實際操作MOTOMANUP6機器人示教控制系統(tǒng)的能力學習單元一機器人的控制系統(tǒng)概述、機器人控制系統(tǒng)的特點多數(shù)機器人的結(jié)構(gòu)是一個空間開鏈結(jié)構(gòu),各個關(guān)節(jié)的運動是相互獨立的,為了實現(xiàn)機器人末端執(zhí)行器的運動,需要多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運動,因此,機器人控制系統(tǒng)與普通的控制系統(tǒng)比較,要復(fù)雜一些。具體來講,機器人控制系統(tǒng)主要具有以下特點。(1)機器人控制系統(tǒng)是一個多變量控制系統(tǒng),即使簡單的工業(yè)機器人也有3~5個自由度,比較復(fù)雜的機器人有十幾個自由度,甚至幾個自由度,每個自由度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。例如,機器人的手部運動是所有關(guān)節(jié)的合成運動,要使手部按照一定的軌跡運動,就必須控制各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運動,包括運動軌跡、動作時序等多方面的協(xié)調(diào)。、機器人控制系統(tǒng)的特點(2運動描述復(fù)雜,機器人的控制與機構(gòu)運動學及動力學密切相關(guān)。描述機器人狀態(tài)和運動的數(shù)學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)當選擇不同的基準坐標系,并做適當?shù)淖鴺俗儞Q,求解機器人運動學正問題和逆問題。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,如重力補償、前饋、解耦或自適應(yīng)控制等。、機器人控制系統(tǒng)的特點(3)具有較高的重復(fù)定位精度,系統(tǒng)剛性好。除直角坐標機器人外,機器人關(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)動軸上,構(gòu)成位置半閉環(huán)系統(tǒng)。但機器人的重復(fù)定位精度較高,一般為±O.1mm。此外,由于機器人運行時要求運動平穩(wěn),不受外力干擾,為此系統(tǒng)應(yīng)具有較好的剛性。(4)信息運算量大。機器人的動作住往可以通過不同的方式和路徑來完成,因此存在一個最優(yōu)的問題,較高級的機器人可以采用人工智能的方法,用計算機建立起龐大的信息庫,借助信息庫進行控制、決策管理和操作。根據(jù)傳感器和模式識別的方法獲得對象及環(huán)境的工況,按照給定的指標要求,自動選擇最佳的控制規(guī)律。、機器人控制系統(tǒng)的特點(5需采用加(減)速控制。過大的加(減)速度會影響機器人運動的平穩(wěn)性,甚至使機器人發(fā)生抖動,因此在機器人起動或停止時采取加(減)速控制策略。通常采用勻加(減)速運動指令來實現(xiàn)。此外,機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),動態(tài)晌應(yīng)盡量快。、機器人控制系統(tǒng)的特點(6)工業(yè)機器人還有種特有的控制方式—示教再現(xiàn)控制方式。當要工業(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、位置及其他信息,在此過程中把相關(guān)的作業(yè)信息存儲在內(nèi)存中,在執(zhí)行任務(wù)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)。此外,從操作的角度來看,要求控制系統(tǒng)具有良好的人機界面,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)計人員不僅要完成底層伺服控制器的設(shè)計,