工業(yè)機(jī)器人控制技術(shù)詳解

關(guān)于機(jī)器人，許多人都跟我說過，為什么機(jī)器人它會聽指揮，關(guān)于機(jī)器人，除了它的外形，其他什么都不知道，許多人的興趣都在于機(jī)器人能夠像人類一樣，成為地球上十分有智慧的“人”，如果你真的很想解開疑問，能夠細(xì)看我們今日的論題：機(jī)器人操控技術(shù)詳解。

機(jī)器人操控體系的特點(diǎn)

機(jī)器人的結(jié)構(gòu)選用空間開鏈接結(jié)構(gòu)，其各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，為了完結(jié)末端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌道，需要多關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)和諧。所以，其操控體系要比普通的操控體系復(fù)雜得多，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、機(jī)器人的操控與結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)密切相關(guān)。機(jī)器人手爪的狀況能夠在各種坐標(biāo)下進(jìn)行描繪，根據(jù)需要選擇不同的參考坐標(biāo)系并做恰當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)改換；

2、經(jīng)常要求解運(yùn)動(dòng)的正問題和逆問題，除此之外還要考慮慣性力、外力（包含重力）、哥氏力、向心力的影響。

3、一個(gè)簡略的機(jī)器人也至少有3~5個(gè)自由度，比較復(fù)雜的機(jī)器人有十幾個(gè)，乃至幾十個(gè)自由度.每個(gè)自由度一般包含一個(gè)伺服機(jī)構(gòu)，它們有必要和諧起來，組成一個(gè)多變量操控體系。

4、把多個(gè)獨(dú)立的伺服體系有機(jī)地和諧起來，使其按照人的意志行動(dòng)，乃至賦予機(jī)器人一定的智能，這個(gè)任務(wù)只能是由計(jì)算機(jī)來完結(jié)。因而，機(jī)器人操控體系有必要是一個(gè)計(jì)算機(jī)體系。

5、描繪機(jī)器人狀況和運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)非線性模型，隨著狀況的不同和外力的改變，其參數(shù)也在改變，各變量之間還存在耦合。

6?、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能夠通過不同的方法和途徑來完結(jié)，因而，存在一個(gè)“最優(yōu)”的問題。較高檔的機(jī)器人能夠用人工智能的辦法，用計(jì)算機(jī)建立起巨大的信息庫，憑借信息庫進(jìn)行操控、決議計(jì)劃、管理和操作。

傳統(tǒng)的主動(dòng)機(jī)械是以自身的動(dòng)作未要點(diǎn)，而工業(yè)機(jī)器人的操控體系更側(cè)重本體與操作對象的相互關(guān)系。

所以，機(jī)器人操控體系是一個(gè)與運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理密切相關(guān)的、有耦合的、非線性的多變量操控體系。

隨著實(shí)踐作業(yè)情況的不同，能夠有各種不同的操控方法，從簡略的編程主動(dòng)化、微處理機(jī)操控到小型計(jì)算機(jī)操控等等。

機(jī)器人的操控體系的特性和基本要求

要對機(jī)器人施行杰出的操控，了解被控的特性是很重要的，從我們了解到的機(jī)器人動(dòng)力學(xué)來說，具有以下特性：

1、機(jī)器人實(shí)質(zhì)是一個(gè)非線性體系。引起機(jī)器人非線性的因素許多，結(jié)構(gòu)方面、傳動(dòng)件、驅(qū)動(dòng)元件等都會引起體系的非線性。

2、各關(guān)節(jié)間具有耦合的作用，表現(xiàn)為某一個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。會對其他關(guān)節(jié)發(fā)生動(dòng)力效應(yīng)，使得每一個(gè)關(guān)節(jié)都要承受其他關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)所發(fā)生的擾動(dòng)。

3、是一個(gè)時(shí)變體系，動(dòng)力學(xué)參數(shù)隨著關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)方位的改變而改變。

從運(yùn)用的角度來看，機(jī)器人是一種特別的主動(dòng)化設(shè)備，對它的操控有如下特點(diǎn)和要求：

1、多軸運(yùn)動(dòng)和諧操控，以發(fā)生要求的作業(yè)軌道。由于機(jī)器人的手部運(yùn)動(dòng)是一切關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)，要使手部按照設(shè)定的規(guī)則運(yùn)動(dòng)，就有必要很好地操控各關(guān)節(jié)和諧動(dòng)作，包含運(yùn)動(dòng)軌道，動(dòng)作時(shí)序等多方面地和諧。

2、較高的方位精度，很大的調(diào)速規(guī)模

3、體系的靜差率要小

4、各關(guān)節(jié)的速度誤差系數(shù)應(yīng)盡量共同

5、方位無超調(diào)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)盡量快

6、需選用加（減）速操控

8、從體系成本來看，要求盡可能地降低體系的硬件成本，更多地選用軟件伺服的辦法來完善操控體系的功用

機(jī)器人的操控方法

工業(yè)機(jī)器人操控方法的分類沒有一致的標(biāo)準(zhǔn)：

A、機(jī)器人動(dòng)作操控方法

a、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)操控方法

（1.機(jī)器人方位操控方法：定位操控方法—固定方位方法、多點(diǎn)方位方法、伺服操控方法；途徑操控方法：連續(xù)軌道操控、點(diǎn)到點(diǎn)操控）

（2.機(jī)器人速度操控方法：速度操控方法—固定速度操控，可變速度操控；加速度操控方法—固定加速度操控方法，可變加速度操控）

（3.機(jī)器人力操控方法）

b、機(jī)器人動(dòng)作順序操控方法

B.機(jī)器人示教操控方法

（1.用實(shí)踐機(jī)器人示教：直接示教法——功率級脫離示教，伺服級接通示教；遙控示教法——示教盒示教法、操縱桿示教法、主從方法示教）

（2.不用機(jī)器人示教：間接示教法——模型機(jī)器人示數(shù)、專用工具示數(shù)；離線示教法——數(shù)值輸入示數(shù)、圖形示數(shù)、軟件言語示教）

機(jī)器人操控體系結(jié)構(gòu)和作業(yè)原理

一個(gè)工業(yè)機(jī)器人體系通常分為機(jī)構(gòu)本體和操控體系兩大部分。構(gòu)成機(jī)器人操控體系的要素主要有計(jì)算機(jī)硬件體系及操作操控軟件、輸入/輸出設(shè)備及裝置、驅(qū)動(dòng)器體系、傳感器體系。

工業(yè)機(jī)器人的操控體系是機(jī)器人的重要組成部分，以完結(jié)待定的作業(yè)任務(wù)，基本功用有：

1、回憶功用

2、示教功用

3、與外圍設(shè)備聯(lián)系功用

4、坐標(biāo)設(shè)置功用

5、人機(jī)接口

6、傳感器接口

7、方位伺服功用

8、故障診斷安全保護(hù)功用

當(dāng)然，還有許多關(guān)于機(jī)器人操控的常識，比方：機(jī)器人單關(guān)節(jié)方位伺服操控、機(jī)器人力操控、機(jī)器人模具零配件智能操控等等。