工业机器人技术 第5章.pdf

5章 工业机器人控制 5章工业机器人控制 5.1 工业机器人控制系统的特点 5.2 工业机器人控制系统的主要功能 5.3 工业机器人的控制方式 5.4 电动机的控制 5.5 机械系统的控制 习题 5章 工业机器人控制 5.1 工业机器人控制系统的特点 机器人的结构是一个空间开链机构, 其各个关节的运动是 独立的, 为了实现末端点的运动轨迹, 需要多关节的运动协 调。 因此, 其控制系统与普通的控制系统相比要复杂得多, 具体如下: (1) 机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。 机 器人手足的状态可以在各种坐标下进行描述,应当根据需要选 择不同的参考坐标系, 并做适当的坐标变换。经常要求正向运 动学和反向运动学的解, 除此之外还要考虑惯性力、 外力 (包括重力)、哥氏力及向心力的影响。 5章 工业机器人控制 (2) 一个简单的机器人至少要有3～5个自由度，比较复杂 的机器人有十几个甚至几十个自由度。每个自由度一般包含一 个伺服机构，它们必须协调起来，组成一个多变量控制系统。 (3) 把多个独立的伺服系统有机地协调起来，使其按照人 的意志行动，甚至赋予机器人一定的 智能”，这个任务只能由 计算机来完成。因此，机器人控制系统必须是一个计算机控制 系统。同时, 计算机软件担负着艰巨的任务。 5章 工业机器人控制 (4) 描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模 型, 随着状态的不同和外力的变化, 其参数也在变化, 各变 量之间还存在耦合。因此, 仅仅利用位置闭环是不够的,还 要利用速度甚至加速度闭环。系统中经常使用重力补偿、前 馈、解耦或自适应控制等方法。 (5) 机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完 成, 因此存在一个 最优”的问题。 较高级的机器人可以用 人 智能的方法,用计算机建立起庞大的信息库, 借助信息 库进行控制、 决策、管理和操作。 根据传感器和模式识别 的方法获得对象及环境的 况, 按照给定的指标要求, 自动 地选择最佳的控制规律。 5章 工业机器人控制 5.2 工业机器人控制系统的主要功能 1. 示教再现功能 2. 运动控制功能 5章 工业机器人控制 5.2.1 示教再现控制 1. 示教及记忆方式 1) 示教的方式 示教的方式总的可分为集中示教方式和分离示教方式。 集中示教方式就是指同时对位置、速度、操作顺序等进行 的示教方式。 分离示教方式是指在示教位置之后, 再一边动作, 一边分别示教位置、速度、操作顺序等的示教方式。 当对PTP(点 控制方式)控制的 业机器人示教时, 可以分 步编制程序,且能进行编辑、修改等 作。但是在作曲线运动而 且位置精度要求较高时,示教点数一多,示教时间就会拉长, 且在 每一个示教点都要停止和启动, 因而很难进行速度的控制。 5章 工业机器人控制 对需要控制连续轨迹的喷漆、电弧焊等工业机器人进行连 续轨迹控制的示教时, 示教操作一旦开始, 就不能中途停止, 必 须不中断地进行 完, 且在示教途中很难进行局部修正。 示教方式中经常会遇 一些数据的编辑问题, 其编辑机能 有如图5.1所示的几种方法。 在图中, 要连接A与B两点时, 可以这样来 : (a) 直接连接; (b) 先在A与B之间指定一点x, 然后用圆弧连接; (c) 用指定半径 的圆弧连接; (d) 用平行移动的方式连接。 在CP(连续轨迹控制方式)控制的示教中, 由于CP控制的 示教是多轴同时动作, 因此与PTP控制不同,它几乎必须在点 与点之间的连线上移动, 故有如图5.2所示的两种方法。 5章