第06章机器人控制技术

1 教案首页 课程名称 农业机器人 任课教师 李玉柱 第 6 章 机器人控制技术 计划学时 3 教学目的和要求： 1 . 什么是机器人控制技术，为什么对机器人进行控制？ 2 . 了解机器人控制方式的分类； 3 . 了解工业机器人位置控制原理； 4 . 了解机器人运动轨迹规划。 重点： 1 . 机器人控制方式分类 2 . 机器人位置控制原理 3 . 了解机器人运动轨迹规划 难点： 1 . 机器人位置控制原理 2 . 了解机器人运动轨迹规划 思考题： 1 . 机器人通常有哪些控制方式？ 2 . 何谓轨迹规划？简述轨迹规划的基本方法并说明其特点。 3 . 农业机器人控制有何特点？ 2 第 6 章 机器人控制技术 教学主要内容： 6.1 概述 6.2 机器人控制方式的分类 6.3 机器人位置控制 6.4 机器人运动轨迹规划 机器人控制技术是机器人技术的关键技术。本章从机器人控制方式是分类出发，先后介绍了机器人位置控制、运动轨迹规划等。 6.1 概述 机器人要运动，就要对它的位置、速度、加速度以及力或力矩等进行控制，由于机器人的结构是一个空间开链机构，其各个关节的运动时独立的，为了实现末端点的运动轨迹，需要多关节的协调运动。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： 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，并作适当的坐标变换。经常要求正向运动学和反向运动学的解，此外还要考虑惯性力、外力（包括重力）、哥氏力及向心力的影响。 一个简单的机器人至少有3-5 各自由度，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3 伺服机构，它们必须协调起来，组成一个多变量控制系统。 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，因此机器人控制必须是一个计算机控制系统。 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。 机器人的动作往往是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工智能的方法，用计算机建立庞大的信息库，借助于信息库进行控制、决策、管...