机器人入门知识(课件)第10章力控与顺应控制讲述.ppt

智能与控制工程研究所 第十章 机器人的力控和顺应控制ChapterⅩ Force Control and Compliance for Robot Manipulators 10.1 引言 10.2 通用机器人控制器和控制结构 10.3 通用机器人的动力学 10.4 阻抗控制 10.5 主动刚度控制 10.6 位置和力的混合控制 10.1 引言（Introduction） 工业机器人的控制可大致分为三种形式 位置控制（Position Control） 力控（Force Control） 顺应控制（Compliance） 10.1.1 位置控制（ Position Control） 位置控制是在预先指定的坐标系上,对机器人末端执行器（end effector）的位置和姿态（方向）的控制。如图10-1所示，末端执行器的位置和姿态是在三维空间描述的，包括三个平移分量和三个旋转分量，它们分别表示末端执行器坐标在参考坐标中的空间位置和方向（姿态）。因此，必须给它指定一个参考坐标，原则上这个参考坐标可以任意设置，但为了规范化和简化计算，通常以 机器人的位置控制主要有直角坐标和关节坐标两种控制方式。 直角坐标位置控制：是对机器人末端执行器坐标在参考坐标中的位置和姿态的控制。通常其空间位置主要由腰关节、肩关节和肘关节确定，而姿态（方向）由腕关节的两个或三个自由度确定。通过解逆运动方程，求出对应直角坐标位姿的各关节位移量，然后驱动伺服结构使末端执行器到达指定的目标位置和姿态。 关节坐标位置控制：直接输入关节位移给定值，控制伺服机构。 从70年代初开始，专家们提出了各种各样的位置控制方法和相应的控制算法，其中比较有代表性的有： （1） 解运动位置的控制RMPC （Resolved Motion Position Control） 1972年由Richard P. Paul提出机器人关节坐标路径和直角坐标路径两种轨迹控制方法，其代表作为： R P Paul. Modeling, Trajectory Calculation and Serving of a Computer Controlled Arm. Stanford Artificial Intelligence Lab., Stanford University, Stanford, CA. A. I. Memo 177, Sept. 1972 R P Paul. Manipulator Cartesian Path Control. IEEE Trans. On Sys. Man, Cybernetics, Vol. SMC-9, Nov.1979, PP.702-711 （2）解运动速度的控制RMRC （Resolved Motion Rate Control） 1969年由D. E. Whitney提出。代表作是： D E Whitney. Resolved Motion Rate Control of Manipulators and Human, Prostheses IEEE Trans. on Man-Mach. system. Vol. MMS-10, No.2, June 1969, pp.47-53 （3）解运动加速度的控制RMAC ( Resolved Motion Acceleration Control ) 1980年由美籍华人科学家陆养生（J. Y. S. Luh）提出。其代表作为： J Y S Luh, M W Walker, and R P Paul. Resolved Acceleration control of Mechanical Manipulators. IEEE Trans. on Auto. Control , Vol. AC25, No.3, June 1980, pp468-474 （4）解运动力的控制RMFC ( Resolved Motion Force Control ) 1982年由吴清华（Wu C. H.）和R. P. Paul提出。其代表作为： C H Wu and R P Paul. Resolved Motion Force Control of Robot Manipulators. IEEE Trans. on Sys. Man and Cybernetics, Vol. SMC－12，No.3, May/June, 1982 解运动位置的控制RMPC，解运动速度的