智能控制 课件 第八章-机器人智能控制.pdf

机器人智能控制

第八章

RobotIntelligentControl

智能控制1

1机器人控制系统的特点

⚫运动描述复杂，机器人的控制与运动学及动力学密切相关。

✓仅考虑位置闭环是不够的，还要考虑速度闭环，甚至加速度闭环。

✓需要求解正逆运动学问题。

✓考虑各关节之间惯性力、哥氏力等耦合作用和重力负载等因素。

⚫机器人控制系统是一个多变量控制系统。

简单的工业机器人有3~5个自由度，每个自由度一般包含一个伺服

电机，多个独立的伺服系统必须有机协调起来。

例子:机器人的手部运动是所有关节的合成运动，要使手部按照一定

的轨迹运动，就必须控制各关节协调运动，包括运动轨迹、动作时

序等多方面协调。

智能控制2

1机器人控制系统的特点

⚫机器人控制系统是非线性的控制系统。

✓描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型，随状态和外

力的变化，其参数也在变化，各变量之间还存在耦合，经常使用重

力补偿、前馈、解耦或自适应控制等方法。

⚫机器人的动作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。

✓采用人工智能的方法，根据传感器和模式识别的方法获得对象及

环境的工况，按照给定的指标要求，自动选择最佳的控制规律。

⚫需采用加（减）速控制。

✓过大的加（减）速度会影响机器人运动的平稳性，甚至使机器人发

生抖动，因此应在机器人起动或停止时采取加（减）速控制策略。

智能控制3

2机器人控制系统的功能

（1）控制机械臂末端执行器的运动位置；

（即控制末端执行器经过的点和移动路径）

（2）控制机械臂的运动姿态；

（即控制相邻两个活动构件的相对位置）

（3）控制运动速度；

（即控制末端执行器运动位置随时间变化的规律）

（4）控制运动加速度；

（即控制末端执行器在运动过程中的速度变化）

（5）控制机械臂中各动力关节的输出转矩；

（即控制对操作对象施加的作用力）

（6）具备操作方便的人机交互功能，机器人通过

记忆和再现来完成规定的任务。

智能控制4

2机器人力控制

控制目的：控制机器人各关节使其末端表现出一定的力或力矩特性

直接力控制PID控制

（Directforcecontrol）

分类

间接力控制主动柔顺（阻抗控制）

（Indirectforcecontrol）

被动柔顺（变刚度）

智能控制5

2机器人力控制

轴孔配合(ShaftHoleAssembly）

✓单纯的位置控制会由于位置误差而引起过大的作用力，从

而伤害零件或机器人。

✓机器人在这类运动受限环境中运动时，往往需要配合力控制

来使用。