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機器人控制方面的知識概述

關于機器人，很多人都說過，為什么機器人它會聽指揮，對于機器人，除了它的外形，其他什么都不知道，很多人的興趣都在于機器人可以像人類一樣，成為地球上非常有智慧的“人”，如果你真的很想解開疑惑，可以細看我們今天的話題：機器人控制技術詳解機器人控制系統的特點機器人的結構采用空間開鏈接結構，其各個關節的運動是獨立的，為了實現末端點的運動軌跡，需要多關節的運動協調。所以，其控制系統要比普通的控制系統復雜得多，具有以下幾個特點： 1、機器人的控制與結構運動學及動力學密切相關。機器人手爪的狀態可以在各種坐標下進行描述，根據需要選擇不同的參考坐標系并做適當的坐標變換； 2、經常要求解運動的正問題和逆問題，除此之外還要考慮慣性力、外力（包括重力）、哥氏力、向心力的影響。 3、一個簡單的機器人也至少有3~5個自由度，比較復雜的機器人有十幾個，甚至幾十個自由度.每個自由度一般包含一個伺服機構，它們必須協調起來，組成一個多變量控制系統。 4、把多個獨立的伺服系統有機地協調起來，使其按照人的意志行動，甚至賦予機器人一定的智能，這個任務只能是由計算機來完成。因此，機器人控制系統必須是一個計算機系統。 5、描述機器人狀態和運動的數學模型是一個非線性模型，隨著狀態的不同和外力的變化，其參數也在變化，各變量之間還存在耦合。 6?、機器人的運動可以通過不同的方式和路徑來完成，因此，存在一個“最優”的問題。較高級的機器人可以用人工智能的方法，用計算機建立起龐大的信息庫，借助信息庫進行控制、決策、管理和操作。傳統的自動機械是以自身的動作未重點，而工業機器人的控制系統更著重本體與操作對象的互相關系。所以，機器人控制系統是一個與運動學和動力學原理密切相關的、有耦合的、非線性的多變量控制系統。隨著實際工作情況的不同，可以有各種不同的控制方式，從簡單的編程自動化、微處理機控制到小型計算機控制等等。機器人的控制系統的特性和基本要求要對機器人實施良好的控制，了解被控的特性是很重要的，從我們了解到的機器人動力學來說，具有以下特性： 1、機器人本質是一個非線性系統。引起機器人非線性的因素很多，結構方面、傳動件、驅動元件等都會引起系統的非線性。 2、各關節間具有耦合的作用，表現為某一個關節的運動。會對其他關節產生動力效應，使得每一個關節都要承受其他關節運動所產生的擾動。 3、是一個時變系統，動力學參數隨著關節運動位置的變化而變化。從使用的角度來看，機器人是一種特殊的自動化設備，對它的控制有如下特點和要求： 1、多軸運動協調控制，以產生要求的工作軌跡。因為機器人的手部運動是所有關節運動的合成運動，要使手部按照設定的規律運動，就必須很好地控制各關節協調動作，包括運動軌跡，動作時序等多方面地協調。 2、較高的位置精度，很大的調速范圍 3、系統的靜差率要小 4、各關節的速度誤差系數應盡量一致 5、位置無超調，動態響應盡量快 6、需采用加（減）速控制 7、從操作的角度來看，要求控制系統具有良好的人機界面，盡量降低對操作者的要求 8、從系統成本來看，要求盡可能地降低系統的硬件成本，更多地采用軟件伺服的方法來完善控制系統的性能機器人的控制方式工業機器人控制方式的分類沒有統一的標準： A、機器人動作控制方式 a、機器人運動控制方式（1.機器人位置控制方式：定位控制方式—固定位置方式、多點位置方式、伺服控制方式；路徑控制方式：連續軌跡控制、點到點控制）（2.機器人速度控制方式：速度控制方式—固定速度控制，可變速度控制；加速度控制方式—固定加速度控制方式，可變加速度控制）（3.機器人力控制方式） b、機器人動作順序控制方式 B.機器人示教控制方式（1.用實際機器人示教：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、主從方式示教）（2.不用機器人示教：間接示教法——模型機器人示數、專用工具示數；離線示教法——數值輸入示數、圖形示數、軟件語言示教）機器人控制系統結構和工作原理一個工業機器人系統通常分為機構本體和控制系統兩大部分。構成機器人控制系統的要素主要有計算機硬件系統及操作控制軟件、輸入/輸出設備及裝置、驅動器系統、傳感器系統。工業機器人的控制系統是機器人的重要組成部分，以完成待定的工作任務，基本功能有： 1、記憶功能 2、示教功能 3、與外圍設備聯系功能 4、坐標設置功能 5、人機接口 6、傳感器接口 7、位置伺服功能 8、故障診斷安全保護功能當然，還有很多關于機器人控制的知識，比如：機器人單關節位置伺服控制、機器人力控制、機器人的智能控制等等

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