2、4 手臂得控制2、4、1 运动控制 对于机器人手臂得运动来说,人们通常关注末端得运动,而末端运动乃就是由各个关节得运动合成实现得。因而必须考虑手臂末端得位置、姿态与各个关节位移之间得关系。此外,手臂运动,不仅仅涉及末端从某个位置向另外一个位置得移动,有时也希望它能沿着特定得空间路径进行移动。为此,不仅要考虑手臂末端得位置,而且还必须顾及它得速度与加速度。若再进一步从控制得观点来瞧,机器人手臂就是一个复杂得多变量非线性系统,各关节之间存在耦合,为了完成高精度运动,必须对相互得影响进行补偿。1. 关节伺服与作业坐标伺服现在来讨论 n 个自由度得手臂,设关节位移以 n 维向量表示,就是第ｉ个关节得位移,刚性臂得关节位移与末端位置、姿态之间得关系以下式给出: (1)就是某作业坐标系表示得 m 维末端向量,当它表示三维空间内得位置姿态时，m＝6。如式(１)所示,对刚性臂来说,由于各关节得位移完全决定了手臂末端得位置姿态,故如欲控制手臂运动，只要控制各关节得运动即可。 设刚性臂得运动方程式如下所示: (2)式中,为手臂得惯性矩阵;为表示离心力与哥氏力得向量,为粘性摩擦系数矩阵;为表示重力项得向量;为关节驱动力向量。机器人手臂得驱动装置就是一个为了跟踪目标值对手臂当前运动状态进行反馈构成得伺服系统。无论何种伺服系统结构，控制装置得功能都就是检测各关节得当前位置及速度,将它们作为反馈信号,最后直接或间接地决定各关节得驱动力。图 1 给出了控制系统得构成示意图。来自示教、数值数据或外传感器得信号等构成了作业指令,控制系统根据这些指令,在目标轨迹生成部分产生伺服系统需要得目标值。伺服系统得构成方法因目标值得选取方法得不同而异,大体上可以分为关节伺服与作业坐标伺服两种。当目标值为速度、加速度量纲时,分别称之为速度控制或加速度控制,关于这些将在本节２、与 3、中加以叙述。图 1 刚性臂控制系统得构成1）关节伺服控制讨论以各关节位移得形式给定手臂运动目标值得情况。令关节得目标值为。图２给出了关节伺服得构成。若目标值就是以关节位移得形式给出得,那么如图２所示，各个关节可以独立构成伺服系统,因此问题就变得十分简单。目标值可以根据末端目标值由式(1)得反函数,即逆运动学(inv ｅ rsｅ ｋ i ｎ ema ｔ ics）得计算得出 (３)图２ 关节伺服构成举例假如就是工业机器人常常采纳得示教方法,那么示教者实际上都就是一面瞧着手臂末端,一面进行示教得，所以不必进行式...
