《机器人控制》课件.pptVIP

机器人技术发展方向智能化与自主性机器人将向更智能和自主化的方向发展,能够自主感知环境、做出决策和执行操作。灵活性与协作性机器人将具备更强的灵活性和协作能力,能够与人类协同工作,适应复杂多变的环境。人机交互机器人与人类之间的交互将更加自然和直观,采用语音、手势等更人性化的方式。跨领域融合机器人技术将与人工智能、大数据、5G等前沿技术深度融合,实现全面升级。结论与展望随着机器人技术的不断进步和应用范围的不断扩大,机器人必将在未来发挥越来越重要的作用。我们要不断探索新的应用领域,提升机器人的性能和智能水平,从而更好地服务于人类。***********************机器人控制概述机器人控制是一个复杂的过程,涉及感知、决策、执行等多个环节。本课程将深入探讨机器人控制的基本原理和关键技术,为学习者提供全面的理解和掌握。机器人概述机器人是一种能够自动执行各种任务的智能设备。它们由机械结构、驱动系统、传感器和控制系统组成,可以在各种环境中执行复杂的工作。机器人技术的发展为工业、医疗、军事等领域带来了革新。机器人具有高精度、高重复性和高效率的特点,在执行危险、繁琐的工作时可以代替人类,极大地提高了生产效率和安全性。随着技术的不断进步,机器人的应用范围也越来越广泛。机器人的分类按结构分类包括串联机器人、并联机器人、蛇形机器人等多种不同类型的结构设计。按应用领域分类主要包括工业机器人、服务机器人、医疗机器人、军事机器人等不同应用场景。按驱动方式分类可分为电动机驱动、液压驱动、气动驱动等不同驱动形式。按控制方式分类包括远程控制、自主控制、人机协作等不同的控制技术。机器人的结构机器人由机械结构、驱动系统、传感器和控制系统等多个部分组成。机械结构包括机身、机械臂、关节和末端执行器等,提供机器人的基本骨架和移动功能。驱动系统提供机器人的动力,控制系统则负责协调各部件的协作,实现机器人的智能行为。传感器则用于检测环境信息,为控制系统提供决策依据。机器人的驱动系统电机驱动机器人常采用电机作为主要的驱动源,包括直流电机、交流电机、步进电机等。电机可精确控制机器人的运动速度和力矩。液压驱动一些大型工业机器人采用液压驱动系统,能输出大功率、大力矩,可用于搬运重物等任务。液压驱动系统结构复杂,维护费用高。气动驱动气动驱动系统简单、成本低、响应快,适用于一些对力矩要求不高的轻型机器人。但气动系统不如电机驱动精度高。混合驱动结合电机驱动和液压/气动驱动的优点,既能提供大功率输出,又能精确控制运动,是一种较为先进的机器人驱动方式。机器人的传感器1视觉传感器机器人常使用摄像头和激光扫描器等视觉传感器来感知环境,实现定位、识别和导航等功能。2力/扭矩传感器用于检测关节处的力/扭矩,帮助机器人控制运动力度,避免对环境造成损坏。3位置/速度传感器测量机器人关节和末端执行器的位置、速度和加速度,用于反馈控制。4触觉传感器分布在机器人表面的触觉传感器可检测接触力和压力,用于安全操作和交互。机器人的控制系统控制系统结构机器人的控制系统通常包括感知、决策、执行三大模块,负责感知环境、规划运动轨迹、驱动机械臂等。开环控制机器人的基础控制方式是开环控制,通过预先编程的指令直接控制执行机构,但无法对运行状态进行反馈。闭环控制先进的机器人控制系统采用闭环反馈控制,通过传感器实时监测运行状态,自动调整控制量以达到预期目标。机器人运动学正运动学正运动学描述了机器人末端执行器的位置和姿态与关节角度之间的关系。通过正运动学分析，可以确定机器人在给定的关节空间配置下的工作空间位置。逆运动学逆运动学则是根据末端执行器的期望位置和姿态来计算出各关节所需的角度。这对于机器人的控制和规划至关重要。轨迹规划轨迹规划用于确定机器人末端执行器从起点到终点的运动轨迹。这需要考虑关节速度、加速度等约束条件,以实现平滑、连续的运动。机器人正运动学1坐标变换将关节空间坐标系转换为笛卡尔空间坐标系2雅可比矩阵计算关节角速度与末端速度之间的关系3正向运动学根据关节角度计算末端位置和姿态机器人的正向运动学是指根据机器人各关节角度的确定，求出机器人末端执行器的位置和姿态的过程。这需要进行复杂的坐标系变换和运算，利用雅可比矩阵建立关节角度和末端位置姿态之间的数学关系。机器人逆运动学1逆运动学概述逆运动学是指根据机器人末端执行器的目标位置和姿态,计算出各关节的位置和角度的过程。这是机器人运动控制中的一个重要环节。2解析解和数值解对于简单的机器人模型,可以通过解析方法得到逆运动学的解析解。对于复杂的机器人,通常需要采用数值迭代方法