第5章机器人控制系统讲解.ppt

2) 基于模糊关系的推理 当模糊推理的输人信息是定性术语（以相应的模糊集表示）时，可以基于模糊关系作推理。 设模糊规则形如 模糊命题 P和H相应的模糊集 和 分别建立在论域UP和UH上（相应的元素变量为xP，xH）。令 指示从P推出H的模糊关系，则定义 ： 第5章 机器人控制系统 5.1 控制系统概述 5.2 工业机器人控制的分类 5.3 工业机器人的位置控制 5.4 工业机器人运动轨迹控制 5.5 智能控制技术 5.1 控制系统概述 机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。 机器人控制系统有三种结构：集中控制、主从控制和分布式控制。 5.1.1 机器人控制系统的基本功能 机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下： （1）记忆功能 （2）示教功能 （3）与外围设备联系功能 （4）坐标设置功能 （5）人机接口 （6）传感器接口 （7）位置伺服功能 （8）故障诊断安全保护功能 5.1.2 机器人控制系统的组成 （1）控制计算机? ? （2）示教盒 ?? （3）操作面板 ?? （4）硬盘和软盘存储 ?? （5）数字和模拟量输入输出 ?? （6）打印机接口 ? （7）传感器接口 ?? （8）轴控制器 ?? （9）辅助设备控制 ?? （10）通信接口 ?? （11）网络接口 5.1.3 机器人控制的关键技术 1. 关键技术 (1) 开放性模块化的控制系统体系结构 (2) 模块化层次化的控制器软件系统 (3) 机器人的故障诊断与安全维护技术 (4) 网络化机器人控制器技术 2. 机器人示教 (1) 直接示教??? 手把手示教，由人直接搬动机器人的手臂对机器人进行示教，如示教盒示教或操作杆示教等。 (2) 离线示教 不对实际作业的机器人直接进行示教，而是脱离实际作业环境生成示教数据，间接地对机器人进行示教。 典型的微机控制系统框图如图所示。图中的输入量一般由程序给定，也可以由输入装置给定。 典型的微机控制系统框图 微机控制系统的输出通道 微机控制系统的输入通道 在工业机器人控制中，进行轨迹规划等需要完成大量的计算工作，因此，一般采用监督控制系统（SCC——Supervisory Computer Control）。其组成如图所示 SCC+模拟调节节器 SCC+DDC 5.1.4 工业机器人控制的特点 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则更着重本体与操作对象的相互关系。 2) 工业机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。 3) 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。 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，各变量之间还存在耦合。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。 总之，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、有耦合的、非线性的多变量控制系统。 5.2 工业机器人控制的分类 工业机器人控制结构的选择，是由工业机器人所执行的任务决定的，对不同类型的机器人已经发展了不同的控制综合方法。工业机器人控制的分类，没有统一的标准。 按运动坐标控制的方式来分：有关节空间运动控制、直角坐标空间运动控制 按控制系统对工作环境变化的适应程度来分：有程序控制系统、适应性控制系统、人工智能控制系统 按同时控制机器人数目的多少来分：可分为单控系统、群控系统 按运动控制方式的不同：将机器人控制分为位置控制、速度控制、力控制(包括位置/力混合控制)三类 5.2.1 位置控制方式 工业机器人位置控制分为点位控制（如图a）和连续轨迹控制（如图b）两类。 (1) 点位控制 这类控制的特点是仅控制离散点上工业机器人末端执行器的位姿，要求尽快而无超调地实现相邻点之间的运动，但对相邻点之间的运动轨迹一般不作具体规定。 (2) 连续轨迹控制 这类运动控制的特点是连续控制工业机