文档介绍：4、工业机器人控制工业机器人控制系统的特点工业机器人控制系统的主要功能工业机器人的控制方式电动机的控制机械系统的控制工业机器人控制系统的特点机器人的结构是一个空间开链机构, 其各个关节的运动是独立的, 为了实现末端点的运动轨迹, 需要多关节的运动协调。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: (1) 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, 并做适当的坐标变换。经常要求正向运动学和反向运动学的解, 除此之外还要考虑惯性力、外力(包括重力)、哥氏力及向心力的影响。(2) 一个简单的机器人至少要有 3~5 个自由度, 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伺服机构, 它们必须协调起来, 组成一个多变量控制系统。(3) 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, 机器人控制系统必须是一个计算机控制系统。同时, 计算机软件担负着艰巨的任务。(4) 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。(5) 机器人的动作往往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,用计算机建立起庞大的信息库, 借助信息库进行控制、决策、管理和操作。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, 自动地选择最佳的控制规律。工业机器人控制系统的主要功能 1. 示教再现功能 2. 运动控制功能示教再现控制 1. 示教及记忆方式 1) 示教的方式示教的方式总的可分为集中示教方式和分离示教方式。集中示教方式就是指同时对位置、速度、操作顺序等进行的示教方式。分离示教方式是指在示教位置之后, 再一边动作, 一边分别示教位置、速度、操作顺序等的示教方式。当对 PTP( 点位控制方式) 控制的工业机器人示教时, 可以分步编制程序, 且能进行编辑、修改等工作。但是在作曲线运动而且位置精度要求较高时, 示教点数一多, 示教时间就会拉长, 且在每一个示教点都要停止和启动, 因而很难进行速度的控制。对需要控制连续轨迹的喷漆、电弧焊等工业机器人进行连续轨迹控制的示教时, 示教操作一旦开始, 就不能中途停止, 必须不中断地进行到完, 且在示教途中很难进行局部修正。示教方式中经常会遇到一些数据的编辑问题, 其编辑机能有如图所示的几种方法。在图中, 要连接 A与B 两点时, 可以这样来做: (a) 直接连接; (b) 先在 A与B 之间指定一点 x, 然后用圆弧连接; (c) 用指定半径的圆弧连接; (d) 用平行移动的方式连接。在CP( 连续轨迹控制方式) 控制的示教中, 由于 CP 控制的示教是多轴同时动作, 因此与 PTP 控制不同, 它几乎必须在点与点之间的连线上移动, 故有如图所示的两种方法。 CP 控制示教举例 2) 记忆的方式工业机器人的记忆方式随着示教方式的不同而不同。又由于记忆内容的不同, 故其所用的记忆装置也不完全相同。通常, 工业机器人操作过程的复杂程序取决于记忆装置的容量。容量越大, 其记忆的点数就越多, 操作的动作就越多, 工作任务就越复杂。最初工业机器人使用的记忆装置大部分是磁鼓, 随着科学技术的发展, 慢慢地出现了磁线、磁芯等记忆装置。现在, 计算机技术的发展带来了半导体记忆装置的出现, 尤其是集成化程度高、容量大、高度可靠的随机存取存储器(RAM ) 和可编程只读存储器(EPROM) 等半导体的出现, 使工业机器人的记忆容量大大增加, 特别适合于复杂程度高的操作过程的记忆, 并且其记忆容量可达无限。