工业机器人控制.ppt

第五章工业机器人控制工业机器人的控制主要包括：机器人动作的顺序、应实现的路径与位置、动作时间间隔以及作用于对象物上的作用力等。工业机器人要代替人完成某些操作，通常需要具有如图5-1所示的控制机能。这些机能与工业机器人系统的组成有着对应关系。早期工业机器人的控制是通过示教再现方式进行的，控制装置是由凸轮、挡块、插销板、穿孔纸带、磁鼓、继电器等机电元件构成。而进入80年代的工业机器人则主要使用微型计算机系统综合实现上述装置的功能。本章介绍的工业机器人控制系统都是以计算机控制为前提的。§5-l工业机器人控制的特点及分类一、工业机器人控制的特点工业机器人的控制技术与传统的自动机械控制相比，没有根本的不同之处。然而，工业机器人控制系统一般是以机器人的单轴或多轴运动协调为目的的控制系统。其控制结构要比一般自动机械的控制复杂得多，与一般的伺服系统或过程控制系统相比，工业机器人控制系统有如下特点：(1)传统的自动机械是以自身的动作为重点，而工业机器人的控制系统更着重本体与操作对象的相互关系。无论以多么高的精度控制手臂，若不能央持并操作物体到达目的位置，作为工业机器人来说，那就失去了意义，这种相互关系是首要的。(2)工业机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。根据给定的任务，经常要求解运动学正问题和逆问题，因此，往往要根据需要,选择不同的基准坐标系，并作适当的坐标变换。而且还因工业机器人各关节之间惯性力、哥氏力的耦合作用以及重力负载的影响使问题复杂化，所以使工业机器人控制问题也变得复杂。(3)即使一个简单的工业机器人也至少有35个自由度。每个自由度一般包含一个伺服机构，多个独立的伺服系统必须有机地协调起来，组成一个多变量的控制系统。所以，工业机器人的控制，一般是一个计算机控制系统，计算机软件担负着艰巨的任务。(4)描述工业机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型，随着状态的变化，其参数也在变化，各变量之间还存在精合。因此，仅仅是位置闭环是不够的，还要利用速度、甚至加速度闭环。系统中还经常采用一些控制策略,比如使用重力补偿、前馈、解耦、基于传感信息的控制和最优PID控制等。(5)工业机器人还有一种特有的控制方式示教再现控制方式。当要工业机器人完成某作业时，可预先移动工业机器人的手臂，来示教该作业顺序、位置以及其它信息，在执行时，依靠工业机器人的动作再现功能，可重复进行该作业。总而言之，工业机器人控制系统是一个与运动学和动力学原理密切相关的、有祸合的、非线性的多变量控制系统。随着实际工作情况的不同，可以采用各种不同的控制方式，从简单的编程自动化，微处理机控制到小型计算机控制等。