机器人方案模板

篇一：机器人设计课程设计模板

机器人设计与制作课程设计

设计(论文)题目

姓名：学号：学院：专业：年级

年月日

1总体方案（此提纲供参考）

题目分析

总体方案设计

2设计及说明

器件或模块选择主要程序流程图设计

3关键问题或程序关键段落说明

4调试说明、结果记录及分析

调试说明

结果记录与分析

5课程设计收获及心得（避免空洞和赞美的话，写自己设

计的心得体会，可以不写，但绝不可重复）

6参考文献（此部分可不写）

篇二：工业机器人建设项目规划设计方案

第一章总论................................................. .. (1)

第二章项目提出的背景和必要性 (5)

第一节项目建设背景 ................................................ . (5)

第二节项目建设的必要性 ................................................ (5)

第三节项目建设的先进性 ................................................ . (11)

第三章市场分析与建设规模 ................................................ . (13)

第一节市场分析 ................................................ (13)

第二节建设规模 ................................................

机器人控制技术论文

摘要为使机器人完成各种任务和动作所执行的各种控制手段。作为计算机系统中的关键技术，计算机控制技术包括范围十分广泛，从机器人智能、任务描述到运动控制和伺服控制等技术。既包括实现控制所需的各种硬件系统，又包括各种软件系统。最早的机器人采用顺序控制方式，随着计算机的发展，机器人采用计算机系统来综合实现机电装置的功能，并采用示教再现的控制方式。随着信息技术和控制技术的发展，以及机器人应用范围的扩大，机器人控制技术正朝着智能化的方向发展，出现了离线编程、任务级语言、多传感器信息融合、智能行为控制等新技术。多种技术的发展将促进智能机器人的实现。当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。 PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti 和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。关键词：机器人，机器人控制，PID，自动控制

目录摘要.......................................................... I 第1章绪论................................................ - 1 - 1.1机器人控制系统 (1) 1.2机器人控制的关键技术 (1) 第2章机器人PID控制...................................... - 2 - 2.1PID控制器的组成 (2) 2.2PID控制器的研究现状 (2) 2.3PID控制器的不足 (3) 第3章 PID控制的原理和特点 ................................ - 4 - 3.1PID控制的原理 (4) 3.2PID控制的特点 (5) 第4章 PID控制器的参数整定 ................................ - 5 -后记...................................................... - 6 -

全向移动机器人的运动控制

全向移动机器人的运动控制作者：Xiang Li, Andreas Zell 关键词：移动机器人和自主系统，系统辨识，执行器饱和，路径跟踪控制。摘要：本文主要关注全向移动机器人的运动控制问题。一种基于逆运动学的新的控制方法提出了输入输出线性化模型。对执行器饱和及驱动器动力学在机器人性能体现方面有重要影响，该控制法考虑到了以上两个方面并保证闭环控制系统的稳定性。这种控制算法常用于真实世界的中型组足球机器人全方位的性能体现。

1.介绍最近，全方位轮式机器人已在移动机器人应用方面受到关注，因为全方位机器人“有一个满流动的平面，这意味着他们在每一个瞬间都可以移动，并且在任何方向都没有任何调整”。不同于非完整的机器人，例如轮式机器人，在执行之前具有旋转任何所需的翻译速度，全方位机器人具有较高的机动性并被广泛应用在动态环境下的应用，例如在中型的一年一度的足球比赛。大多数移动机器人的运动控制方法是基于机器人的动态模型或机器人的运动学模型。动态模型直接描述力量施加于车轮和机器人运动之间的关系，以外加电压的每个轮作为输入、以机器人运动的线速度和角加速度作为输出。但动态变化所造成的变化的机器人惯性矩和机械组件的扰动使控制器设计变得较为复杂。假设没有打滑车轮发生时，传感器高精度和地面足够平坦，由于结构的简单，因而运动模型将被广泛应用于机器人的设计行为中。作为输入运动学模型是机器人车轮速度，输出机器人的线速度和角速度，机器人的执行器的动力都快足以忽略，这意味着所需的轮速度可以立即达到。然而，该驱动器的动态极限，甚至降低了机器人在真实的情况中的表现。另一个重要方面是机器人控制的实践：执行器饱和。因机器人轮子的指挥电机速度是有饱和的界限的，执行器饱和能影响到机器人的性能，甚至使机器人运动变得不稳定。本文提出了一个全方位的机器人的一种运动控制方法，这种控制方法是基于逆输入输出的线性的运动学模型。它需要不仅考虑到驱动器动力学的识别，但也需要考虑到执行器饱和控制器的设计，并保证闭环控制系统系统稳定性。本文其余的部分：在2节介绍了运动学模型的一个全方位的中型足球机器人；在3节介绍了路径跟踪与定位跟踪问题基于逆运动学模型的输入输出线性化的解决方法，其中包括执行器饱和分析；4部分介绍了动态识别器及其在控制性能方面的影响；最后的实验结果和结论讨论部分分别在5和6。

机器人与自动化技术

机器人与自动化技术 “机器人、无处不在的屏幕、语音交互，这些都将改变我们看待‘电脑’的方式。一旦看、听、阅读能力得到提升，你就可以以新的方式进行交互。”----比尔?盖茨在某电视节目中，预测未来科技领域的下一件大事时表示：机器人与自动化技术将成为未来发展的一大趋势，可以改变世界！工业机器人的应用，正从汽车工业向一般工业延伸，除了金属加工、食品饮料、塑料橡胶、3C、医药等行业，机器人在风能、太阳能、交通运输、建筑材料、物流甚至废品处理等行业都可以大有作为。当然，即将“改变世界”的机器人不仅仅具有代替人工的价值，在很多人类无法实现的领域也将出现机器人的身影。譬如，派送采矿机器人到月球和小行星上采挖稀土矿，将有望成为现实。而更令比尔?盖茨寄予厚望的是机器人将像“电脑”一样改变人类的生活。日本早稻田大学研究人员推出一种新型仿人型家务机器人。它集安全性、可靠性和灵巧性于一身，还具有仿人脸的外观。在工作时，它将一名男子抱下床，与他聊天并为他准备早餐。由于拥有和成年女性大小相当的灵巧双臂、双手，这种机器人能够用夹子将面包从面包机中取出，而丝毫不弄碎它。英国阿伯丁大学启动了一项新的研究计划，在3年内研发出允许机器人与人类进行交谈，甚至讨论具体决定的系统……。作为先进制造业中不可替代的重要装备，工业机器人已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。在机器人市场中，目前80%的市场份额仍由跨国公司占有，其中瑞典ABB、日本发那科FANUC、日本安川yaskawa和德国库卡KUKA四大企业则是市场第一梯队的“四大金刚”。其它有瑞士史陶比尔Staubli、德国克鲁斯CLOOS、德国百格拉、德国徕斯、德国斯图加特航空航天自动化集团（STUAA）、意太利瀚博士hanbs、意大利柯马COMAU、英国Auto Tech Robotics等。目前国内生产机器人的企业主要有：中科院沈阳新松机器人自动化股份有限公司、芜湖埃夫特智能装备有限公司、上海新时达机器人有限公司、安川首钢机器人有限公司、哈工大海尔机器人有限公司、南京埃斯顿机器人工程有限公司、广州数控设备有限公司、上海沃迪自动化装备股份有限公司等。 2015年，中国机器人市场需求预计将达35000台，占全球比重16.9％，成为全球规模最大的市场。一、机器人的系统构成由3大部分6个子系统组成。 3大部分是：机械部分、传感部分、控制部分。 6个子系统是：驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交互系统、人-机交互系统、控制系统。

机器人控制技术论文

机器人技术论文机器人技术论文摘要为使机器人完成各种任务和动作所执行的各种控制手段。作为计算机系统中的关键技术，计算机控制技术包括范围十分广泛，从机器人智能、任务描述到运动控制和伺服控制等技术。既包括实现控制所需的各种硬件系统，又包括各种软件系统。最早的机器人采用顺序控制方式，随着计算机的发展，机器人采用计算机系统来综合实现机电装置的功能，并采用示教再现的控制方式。随着信息技术和控制技术的发展，以及机器人应用范围的扩大，机器人控制技术正朝着智能化的方向发展，出现了离线编程、任务级语言、多传感器信息融合、智能行为控制等新技术。多种技术的发展将促进智能机器人的实现。当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。 PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。关键词：机器人，机器人控制，PID，自动控制

第1章引言机器人控制的关键技术关键技术包括： (1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。 (2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux 上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。 (3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。第2章机器人PID控制 2.1 PID控制器的组成 PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为u(t)=Kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) 式中积分的上下限分别是0和t，因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)；其中Kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。首先，PID应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样PID就可控制了。其次，PID参数较易整定。也就是，PID参数Kp，Ti和Td可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，PID参数就可以重新整定。 2.2 PID控制器的研究现状虽然有这些缺点，PID控制器是最简单的有时却是最好的控制器。目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。 2.3 PID控制器的不足在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好，但它们仍存在一些问题需要解

机器人运动控制器

TB04-2372.jtdc-1 机器人控制标准包机器人运动控制器我们在机器人控制上拥有丰富的经验。除了标量机器人和２维并行机构的机器人是做为选项。其他机械机构的机器人我们提供了特殊控制技术。链接型和并行机构的机器人可以像自动机械一样运行。■优点 ◆有效运用于内部研发能够短期内使自己研发的产品稳定动作。 ◆追求独特的技术能够用于研发特殊组装和动作的机器人，并投入生产现场。◆技术知识保密自己开发技术知识的保密 ◆应用于自动机械可以应用于加工机械以及装配机械之类的生产机械的操作和运转 ■机构变换 ◆直交系列机器人◆标量机器人◆２维并行机构机器人◆垂直多关节机器人◆６维并行机构机器人〈标准〉〈选项〉〈选项〉〈独特〉〈独特〉 ■正确的轮廓控制■按控制周期变换机构■正确的轨迹按控制周期执行机构变换，实现插补之间的接合部的圆滑轨迹控制。可应用于精密加工。 ■运行程序（技术语言?Ｇ语言）像去除加工毛刺及钻孔机械，使用输出ＣＡＭ的Ｇ语言文件来实现ＤＮＣ运行。 ■拥有丰富技能对应实际生产中的作业通过可选项，能够用于搬运，加工，熔接，去除毛刺，装配等生产机械的操作和运行。◆可选项机能例宏机能，多任务，扭矩指令（贴接?控制力度）ＤＮＣ运行触摸屏插补前的加减速Ｓ字加减速手动脉冲发动器，高精度制动开关（接触开关）接线?法线控制同频同步平行轴控制■触摸屏及专用ＰＣ软件 ■触摸屏例 ■专用ＰＣ画面例使用触摸屏或ＰＣ也可以操作。■动作机构计算的可２次开发我们的经验可以对应您的特殊需求。另外，你也可以自行开发动作机构变换软件。■应用于机器人控制的运动控制器◆ＳＬＭ４０００机器人规格单板独立单机工作４轴脉冲列输入３２输出３２ＲＳ２３２／ＵＳＢ ◆ＰＬＭＣ４０机器人规格ＰＬＣ动作４轴脉冲列输入１６输出１６ＲＳ２３２可使用通用ＰＬＣ扩展（梯形 ?ＩＯ? 模拟等） ◆ＰＬＭＣ－ＭⅡＥＸ机器人规格ＭＥＣＨＡＴＲＯＬＩＮＫ－Ⅱ 标准４／９／１６轴最大３０轴可使用通用ＰＬＣ扩展（梯形?ＩＯ?模拟等） ◆多軸运动功率放大器机器人规格多轴伺服功放一体型最大７轴输入４２输出４２可节省配线节省成本 A B a1 a2a3Accurate contour Uncontrolled path by simple positioning Calculation at each sampling time

智能机器人运动控制和目标跟踪

XXXX大学《智能机器人》结课论文移动机器人对运动目标的检测跟踪方法学院（系）：专业班级：学生学号：学生姓名：成绩：

目录摘要 (1) 0、引言 (1) 1、运动目标检测方法 (1) 1．1 运动目标图像HSI差值模型 (1) 1.2 运动目标的自适应分割与提取 (2) 2 运动目标的预测跟踪控制 (3) 2．1 运动目标的定位 (3) 2．2 运动目标的运动轨迹估计 (4) 2．3 移动机器人运动控制策略 (6) 3 结束语 (6) 参考文献 (7)

一种移动机器人对运动目标的检测跟踪方法摘要：从序列图像中有效地自动提取运动目标区域和跟踪运动目标是自主机器人运动控制的研究热点之一。给出了连续图像帧差分和二次帧差分改进的图像HIS 差分模型，采用自适应运动目标区域检测、自适应阴影部分分割和噪声消除算法，对无背景图像条件下自动提取运动目标区域。定义了一些运动目标的特征分析和计算，通过特征匹配识别所需跟踪目标的区域。采用 Kalrnan 预报器对运动目标状态的一步预测估计和两步增量式跟踪算法，能快速平滑地实现移动机器人对运动目标的跟踪驱动控制。实验结果表明该方法有效。关键词：改进的HIS 差分模型；Kahnan 滤波器；增量式跟踪控制策略。 0、引言运动目标检测和跟踪是机器人研究应用及智能视频监控中的重要关键技术，一直是备受关注的研究热点之一。在运动目标检测算法中常用方法有光流场法和图像差分法。由于光流场法的计算量大，不适合于实时性的要求。对背景图像的帧问差分法对环境变化有较强的适应性和运算简单方便的特点，但帧问差分不能提出完整的运动目标，且场景中会出现大量噪声，如光线的强弱、运动目标的阴影等。为此文中对移动机器人的运动目标检测和跟踪中的一些关键技术进行了研究，通过对传统帧间差分的改进，引入 HSI 差值模型、图像序列的连续差分运算、自适应分割算法、自适应阴影部分分割算法和图像形态学方法消除噪声斑点，在无背景图像条件下自动提取运动目标区域。采用 Kalman 滤波器对跟踪目标的运动轨迹进行预测，建立移动机器人跟踪运动目标的两步增量式跟踪控制策略，实现对目标的准确检测和平滑跟踪控制。实验结果表明该算法有效。 1、运动目标检测方法接近人跟对颜色感知的色调、饱和度和亮度属性 (H ，S ，I )模型更适合于图像识别处理。因此，文中引入改进型 HSI 帧差模型。 1．1 运动目标图像HSI 差值模型设移动机器人在某一位置采得的连续三帧图像序列 ()y x k ,f 1-，()y x f k ,，()y x f k ,1+

智能机器人的控制技术前景分析

智能机器人的控制技术前景分析随着科学技术的发展，机器人控制技术也日渐成熟，不仅在力矩和位置控制等基础技术上有所进步，在智能化控制上也有显著提高。可是机器人基础控制技术尽管比较完善，但是想要得到进一步提升却有很大难度，因此，智能化发展成为了机器人控制技术的研发方向，该技术上突破会给基础控制技术的发展带来契机，本文重在研究机器人控制技术的发展方向及难度，希望本文内容能对机器人控制技术的研究带来帮助。机器人技术一直是国内外科学家重点研究的课题，尤其是美国、日本等发达国家更是机器人研究能力较强的国家，他们对机器人的研究工作有近60年了，而且实现了编程机器人向智能化机器人的发展。他们经过多年研究总结，把机器人控制技术分为三大部分，分别是力矩技术、位置技术和智能技术，其中，力矩技术和位置技术是基础，智能技术是研究的发展方向，所以说，前者是基础技术，后者是重点技术，两者都要快速地向前发展。 1.机器人基础控制技术的重要性及所面临的技术难题力矩技术和位置技术是机器人控制技术的基础，智能化技术是在这两种技术的基础上进行发展的，所以说，我们要想实现机器人智能化发展，就要先认识到力矩技术和位置技术的作用，了解到两种基础控制技术的重要性。以前，在机器人基础控制技术中的研究重点是速度、位置和受力等要素，而随着科学技术的发展，控制技术又需要研究各种实用的系统技术，从而保证机器人基础控制技术更加完善。可以这样说，在当今时代，机器人基础控制技术已经达到了一定的水平，这给机器人控制技术的发展打下了坚实的基础，但是，对于作为基础技术中的力矩技术和位置技术来说，要想实现突破，却要依赖智能化技术的发展，因此，位置技术、力矩技术、智能技术三者是紧密联系和相互制约的，位置技术和力矩技术为机器人控制技术智能化发展打下了基础，智能化技术又为机器人基础控制技术的突破带来了机会。下面，我介绍一下机器人控制基础技术所面临的难题。第一，机器人基础技术研发中存在技术难题。机器人系统设置和实际运动出现不一致问题，这个问题一直难以解决，这对位置技术和力矩技术来说是一个大的挑战。第二，数据模型不能解决机器人运动中的复杂问题。机器人在实际运行中遇到复杂问题时，数据模型就出现工作不正常现象，还有一些难以预见的问题，更是机器人控制基础技术难以解决的。第三，机器人基础控制技术系统不够完善。由于机器人基础控制技术都是建立在数字模型基础上的，该数字模型只是简单的力矩控制系统，根本不能完成复杂的指令，因此，机器人为了提高系统的性能，就需要增加设备来实现，这对基础控制系统来说难度很大。第四，机器人基础控制技术不能解决不确定对象的有关问题。机器人运行中会遇见很多不确定因素，由于这些不确定因素没有建立数字模型，因此，这些问题就难以靠基础控制技术来解决。所以说，机器人性能要想得到提高，光靠基础控制技术是难以实现的，

机器人技术概论复习题参考

课程考试复习题及参考答案一、名词解释题： 1.自由度： 2.机器人工作载荷： 3.柔性手： 4.制动器失效抱闸： 5.机器人运动学： 6.机器人动力学： 7.虚功原理： 8.PWM驱动： 9.电机无自转： 10.直流伺服电机的调节特性： 11.直流伺服电机的调速精度： 12.PID控制： 13.压电元件： 14.图像锐化： 15.隶属函数： 16.BP网络： 17.脱机编程： 18.AUV：二、简答题： 1.机器人学主要包含哪些研究内容？ 2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？ 3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？ 4.机器人控制系统的基本单元有哪些？ 5.直流电机的额定值有哪些？ 6.常见的机器人外部传感器有哪些？ 7.简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。 8.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？ 9.为什么要做图像的预处理？机器视觉常用的预处理步骤有哪些？ 10.请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。 11.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？ 12.仿人机器人的关键技术有哪些？三、论述题： 1.试论述机器人技术的发展趋势。 2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。 3.试论述轮式行走机构和足式行走机构的特点和各自适用的场合。 4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。 5.机器人单关节伺服控制中，位置反馈增益和速度反馈增益是如何确定的？ 6.试论述工业机器人的应用准则。四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）： 1.已知点u的坐标为[7,3,2]T，对点u依次进行如下的变换：（1）绕z轴旋转90°得到点v；（2）绕 y轴旋转90°得到点w；（3）沿x轴平移4个单位，再沿y轴平移-3个单位，最后沿z轴平移7个单位得到点t。求u, v, w, t各点的齐次坐标。

机器人的运动控制

2.4 手臂的控制 2.4.1 运动控制对于机器人手臂的运动来说，人们通常关注末端的运动，而末端运动乃是由各个关节的运动合成实现的。因而必须考虑手臂末端的位置、姿态与各个关节位移之间的关系。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的移动，有时也希望它能沿着特定的空间路径进行移动。为此，不仅要考虑手臂末端的位置，而且还必须顾及它的速度和加速度。若再进一步从控制的观点来看，机器人手臂是一个复杂的多变量非线性系统，各关节之间存在耦合，为了完成高精度运动，必须对相互的影响进行补偿。 1.关节伺服和作业坐标伺服现在来研究n个自由度的手臂，设关节位移以n i个关节的位移，刚性臂的关节位移和末端位置、姿态之间的关系以下式给出：（1） m维末端向量，当它表示三维空间内的位置姿态时，m=6。如式（1）所示，对刚性臂来说，由于各关节的位移完全决定了手臂末端的位置姿态，故如欲控制手臂运动，只要控制各关节的运动即可。设刚性臂的运动方程式如下所示：（2）量为粘性摩擦系数矩阵；表示重力项的向量；机器人手臂的驱动装置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的伺服系统。无论何种伺服系统结构，控制装置的功能都是检测各关节的 1给出了控制系统的构成示意图。来自示教、数值数据或外传感器的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的目标值。伺服系统的构成方法因目标值的选取方法的不同而异，大体上可以分为关节伺服和作业坐标伺服两种。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.和3.中加以叙述。

图1 刚性臂控制系统的构成 1）关节伺服控制讨论以各关节位移的形式给定手臂运动目标值的情况。令关节的目标值为12(,,,)T n d d d dn q q q q =∈?。图2给出了关节伺服的构成。若目标值是以关节位移的形式给出的，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d q 可以根据末端目标值d r 由式（1）的反函数，即逆运动学（inverse kinematics ）的计算得出 1()d r d q f r -= （3）图2 关节伺服构成举例如果是工业机器人经常采用的示教方法，那么示教者实际上都是一面看着手臂末端，一面进行示教的，所以不必进行式（3）的计算，d q 是直接给出的。如果想让手臂静止于某个点，只要对d q 取定值即可，当欲使手臂从某个点向另一个点逐渐移动，或者使之沿某一轨迹运动时，则必须按时间的变化使d q

浅析运动控制和机器人系统的区别

浅析运动控制和机器人系统的区别尽管可能被用于实现同样的目标，但运动控制和机器人系统却以不同的方式进行着。那么，它们之间的区别究竟是什么呢? 在工业领域，自动化工厂是一个日益增长的趋势。为什么这并不难理解，因为这些应用有助于提高效率和生产效率。为了创建自动化工厂，工程师可以实现一个运动控制系统，或者引入一个机器人系统。这两种方法都可以用来完成相同的任务。然而，每种方法都有各自的独特设置、编程选项、动作灵活性和经济效益。运动系统和机器人的基础一个运动控制系统是一个简单的概念:启动并控制负载的移动来执行工作。它们具有精确的速度、位置和扭矩控制能力。使用运动控制的例子有：应用程序需要的产品定位，独立元素的同步，或者运动的快速启动和停止。这些系统通常由三个基本组成部分组成:控制器、驱动器(或放大器)和电机。控制器规划路径或轨迹计算，向驱动发送低电压的指令信号，并向电机施加必要的电压和电流，从而产生所需的运动。可编程的逻辑控制器(PLCs)提供了一种廉价的无噪声的运动控制方法。梯级逻辑编程一直是PLCs的主要内容，新模型以人机界面(HMI)面板为代表，这些面板是编程代码的可视化表示。PLCs可用于控制多种动作控制装置和机械的逻辑控制。在一个传统的基于PLC的运动控制系统中，高速脉冲输出卡被应用于PLCs中，用于为每个伺服器或步进驱动生成脉冲序列。驱动器接收脉冲，并且每一个脉冲都有一个预先设定的量。一个单独的信号用来确定传输的方向。这种方法被称为"步骤和方向"。这张图描述了一个传统的运动控制系统，包括一个伺服控制器，马达和传感器。运动控制词汇中常用的术语包括：速度:与时间有关的位置的变化率;一个由大小和方向组成的矢量。

六轴机器人 KUKA-KR200 机器人运动控制方式

KUKA-KR200 机器人运动控制方式机器人控制系统要对单轴或是多轴进行协调控制，虽然轴的组成形式千变万化，不一而足，而轴的结构形式也不尽相同。但从控制功能角度上控制系统的种类如下: 1.点位置控制(Point to Point Control，即PTP 控制) 点位置控制方式为了满足一定的任务质量要求，要保证末端执行器尽量接近目标点，对如何达到目标点则没有任何限制。点位置控制方式容易实现，但定位精度比较低。这种控制方式的特点是：仅需保证终点和若干个中间点的位姿在一定精度范围内、运动速度比较快、控制方式相对简单。点位置运动控制一般用于机器人运动轨迹固定，要到达或经过特定的参照点的场合，如在机器人点焊工艺中使用。 2.不间断路径控制(Continuous Path Control，CP 控制) 不间断路径控制方式中机器人的执行机构要按照一定精度和速度要求，沿着预定的轨运动。机器人的每个关节要同步、连续地按照预定的轨迹运动才能顺利的完成任务。连续路径控制方式中机器人在保证运动平稳的同时还要满足所规划的路径经过点的位姿精度要求，因此控制方式比较复杂。主要用于喷漆、切割、弧焊作业中。线形移动：在移动过程中，机器人各个转轴要相互配合，最终使得工件参考点沿着同一条轨迹向着目标点移动。通常情况下，如果按着某种速度要求，精确沿指定轨迹到达某点，或因为有产生对撞问题的可能，而以不同的点到点移动抵达某些点的时候，通常采用线性移动的方式。包括两种移动方式，即轨迹逼近移动和精确定位移动。如图2-3 所示：如果使用起始点、终点和辅助点来进行描述。以精确定位方式，在上一条移动指令中到达的位置点可以当做起始点，它的方向将在整个路径上产生改变。例如以给定的速度顺着一条圆形轨迹运动时，需要采用圆弧形移动。圆弧移动有两种不同的移动方式，即轨迹逼近移动和精确定位移动。

机器人技术基础知识总结概要

坐标系 ouvw 除绕坐标系 oxyz 的坐标轴旋转外，还可以绕它本身的坐标轴旋转。如果坐标系 ouvw 绕坐标系 oxyz 的坐标轴旋转，则可对旋转矩阵左乘相应的基本旋转矩阵；如果 ouvw 绕本身的坐标轴旋转，则可对旋转矩阵右乘相应的基本旋转矩阵。 2目前机器人的运动学和动力学研究主要向下面所述的几个方面深人发展： 1. 机器人的轨迹规划。 2. 切实可行的设计和评价机器人的动力学方法。 3. 适应机器人的实时计算，减少计算时间，提高计算效率。 4. 解决控制系统的反馈、稳定等方面的问题。 5. 随着机器人以高速、高精度发展，考虑构件弹性及振动影响的动力学研究。 6. 改进和完善动力学建模方法。 3国内主要采用open GL软件实现机器人仿真 4运动学和动力学模型简化条件 (1 假设机器人各杆件是刚性的；忽略各杆件的变形，都当作

刚性构件来处理； (2 各构件的摩擦忽略不计；目前，已经能够对一般结构的六自由度串联机器人进行逆运动学求解，但是要获得显式解，只有满足下列两个充分条件之一： a ．3 个相邻关节轴交于一点。 b ．3 个相邻关节轴平行。 5假定坐标系 oxyz 是三维空间中的固定坐标系(在机器人运动学中为总体坐标系，坐标系 ouvw 固定在机器人杆件上并随杆件一起运动(此坐标系为附体坐标系 6齐次坐标是用 n+1 维坐标来描述 n 维空间的位置 7在机器人杆件关节上建立坐标系有两种方法：一是把杆件坐标系建立在每个杆件的下关节处；二是把杆件坐标系建立在每个杆件的上关节处。 8 i 杆件的坐标系设置在 i+1 号关节上，并固定 i 关节，坐标系{i}与杆件 i 无相对运动这种传递矩阵是把 i 杆件的坐标系设置在 i 号关节上，并固定 i 关节，坐标系{i}与杆件 i 无相对运动 9

浅谈机器人智能控制研究

.. . … 科技大学 2015 级研究生课程考试答题纸考试科目机械制造与装配自动化专业机械工程学号1505048 考生乔旭光考生类别专业学位硕士

浅谈机器人智能控制研究摘要：以介绍机器人控制技术的发展及机器人智能控制的现状为基础,叙述了模糊控制和人工神经网络控制在机器人中智能控制的方法。讨论了机器人智能控制中的模糊控制和变结构控制,神经网络控制和变结构控制,以及模糊控制和神经网络控制等几种智能控制技术的融合。并对模糊控制和神经网络控制等方法中的局限性作出了说明。关键词:机器人；智能控制；模糊控制；人工神经网络 1 智能控制的主要方法随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出崭新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控制和集成智能控制等,以及常用优化算法有:遗传算法、蚁群算法、免疫算法等。1.1 模糊控制模糊控制以模糊集合、模糊语言变量、模糊推理为其理论基础,以先验知识和专家经验作为控制规则。其基本思想是用机器模拟人对系统的控制,就是在被

控对象的模糊模型的基础上运用模糊控制器近似推理等手段,实现系统控制。在实现模糊控制时主要考虑模糊变量的隶属度函数的确定,以及控制规则的制定二者缺一不可。 1.2 专家控制专家控制是将专家系统的理论技术与控制理论技术相结合,仿效专家的经验,实现对系统控制的一种智能控制。主体由知识库和推理机构组成,通过对知识的获取与组织,按某种策略适时选用恰当的规则进行推理,以实现对控制对象的控制。专家控制可以灵活地选取控制率,灵活性高;可通过调整控制器的参数,适应对象特性及环境的变化,适应性好;通过专家规则,系统可以在非线性、大偏差的情况下可靠地工作,鲁棒性强。 1.3 神经网络控制神经网络模拟人脑神经元的活动,利用神经元之间的联结与权值的分布来表示特定的信息,通过不断修正连接的权值进行自我学习,以逼近理论为依据进行神经网络建模,并以直接自校正控制、间接自校正控制、神经网络预测控制等方式实现智能控制。 1.4 学习控制 (1)遗传算法学习控制智能控制是通过计算机实现对系统的控制,因此控制技术离不开优化技术。快速、高效、全局化的优化算法是实现智能控制的重要手段。遗传算法是模拟自然选择和遗传机制的一种搜索和优化算法,它模拟生物界/生存竞争,优胜劣汰,适者生存的机制,利用复制、交叉、变异等遗传操作来完成寻优。遗传算法作为优化搜索算法,一方面希望在宽广的空间进行搜索,从而提高求得最优解的概率;另

移动机器人运动控制研究综述

内容摘要：移动机器人运动控制研究综述，摘要：随着经济和科技的高速发展，机器人科学的研究也有了显著的进步，移动机器人作为机器人科学研究的一个重点方面之一，有着相当大的发展空间。对于移动机器人来说，运动控制系统是其核心部位，它对机器人能否良好的运动起到决定性的作用，因此，随着科技的不断发展，要求我们不断探索、发展、完善移动机器人运动控制系统。为了更全面深刻的研究移动机器人运动控制研究，我们可以基于移动机器人运动控制现状，发现问题与不足，并提出改进措施和创新... 关键词：移动机器人；运动控制；研究；创新近年来移动机器人的研究不断进步，国际上一些国家更是注重于移动机器人的更高层次的发展，使得移动机器人科学发展迅速。移动机器人之所以受到世界各国的重视，主要是由于其运用的广泛性，例如，可用于军事领域、航空领域、汽车行业、代替人类参与极限环境探险、工厂工作等等。自从二十世纪八十年代美国制定地面无人作战平台以后，全世界便进入了研究移动机器人的高涨阶段。一、世界范围内移动机器人控制研究现状（一）国外移动机器人研究现状在世界上，移动机器人的研究最为先进的是美国，目前美国制定的机器人研究计划有，利用移动机器人参与军事活动、太空探索、汽车行业、智能机器人，都具有极为先进的思想，并且美国研制的机器人早在1997年就登上了火星，是人类机器人研究的极大进步。日本制定的移动机器人计划是极限环境探索，为人类探索极为恶劣的环境提供了便利。德国研发的智能机器人在1998年就表现尤为出色，体现了其先进的移动机器人控制系统，也是科技的又一新进步。（二）国内移动机器人研究现状我国近年来也加大了对移动机器人控制的研究，因为研究较晚，机器人研究经验不足，所以在很多方面存在不足，主要是研究方向单一，大项目启动困难。目前，我国移动机器人研究成果有：清华大学1994智能机器人研制成功，使得我国移动机器人控制研究取得了突破性的进展。此外，我国其他研究机构，例如，上海交通大学研究所在移动机器人控制方面取得较大成就。就目前来看，我国移动机器人控制虽然有了显著的发展，但与美国、日本、德国移动机器人研究仍有较大差距，所以为了更好的发展机器人事业，我们应该做出机器人研究规划，促进移动机器人事业的发展。二、移动机器人运动控制发展策略（一）移动机器人自我定位策略所谓移动机器人就是让机器人本身具有安全移动的功能，要使其安全移动，首要的是明确其自身的位置，基于此目标，我们在研究的过程中要解决好这一问题，改进完善移动机器人运动控制系统。为了做好移动机器人子自我定位，研究工作者，有必要精确各项数据，形成合理的运动路径规划。移动机器人是在事先设定程序的情况下做出的全自动化的运动，所以我们必须进行各项功能的研究，再集中数据，协调机器人的运动系统。（二）应加大移动机器人运动控制的研究力度随着科技的高速发展，我国应加大对移动机器人的资本投入。现阶段移动机器人最核心的部位运动控制系统还处于发展阶段，研究力度也较小，长此以往移动机器人科技将止步不前，落后于世界各国。针对这一问题，我国应大力培养机器人研究人才，我国的机器人研究大都在一些高等院校，为了更好的发展机器人事业，我国应设立专门的机器人研究所，提供先进设备，为机器人研究提供基础保障。（三）应加大国际间移动机器人运动控制交流