机器人技术第九章控制系统
机器人控制系统介绍
机器人控制系统介绍
机器人控制系统是指对机器人进行设计、建模、分析、开发、测试以及实施等全方位控制的系统。
它是由控制器、运动控制器、相应的驱动电路、执行机构等组成的。
机器人控制系统的主要组成部分包括：运动控制器、传感器、执行器、机器视觉、通信总线、人机交互界面等。
其中，运动控制器是机器人最重要的组成部分之一，它直接控制机器人的各个关节，使其按照预设的轨迹运动。
控制器是机器人连续运动的关键，通常使用pid控制算法来实现高精度的运动控制。
除了所述的组成部分外，机器人控制系统还包括以下两个方面的内容：定位和控制。
在定位方面，机器人控制系统是通过传感器来获取机器人在空间位置、姿态和速度等相关信息，通过分析这些信息来调整机器人下一步的运动方向和速度，使其能够准确地达到目标位置。
在控制方面，机器人控制系统是通过控制器将运动控制指令传达给机器人的执行单元，控制机器人达到所需的运动方式。
1、提高机器人的操作精度和效率。
机器人控制系统可以使机器人的操作速度和精度达到很高的水平。
2、降低对人力的依赖。
有了机器人控制系统，机器人可以在不需要人工干预的情况下完成各种操作。
3、使机器人能够适应不同的环境和任务。
机器人控制系统的灵活性使得机器人可以处理不同的环境和任务，例如工厂自动化生产线、服务机器人、医疗机器人、军事机器人等。
总之，机器人控制系统是机器人技术中最重要的一个领域，也是当前机器人技术发展方向的核心之一。
通过机器人控制系统的不断改进和优化，机器人将会在制造、服务、医疗、军事等领域更为广泛地应用。
机器人控制系统
机器人控制系统随着科技的不断进步，机器人的应用越来越广泛，机器人控制系统成为了机器人技术中的重要一部分。
机器人控制系统是指通过集成电路、计算机和传感器等元器件，对机器人进行指令控制和数据处理的系统。
机器人控制系统的性能对机器人的行为、运动控制、感知和决策等方面均有重要影响，因此掌握机器人控制系统的原理和设计方法具有重要的意义。
本文将介绍机器人控制系统的基本原理、类型、结构组成和设计方法等方面的内容。
一、机器人控制系统的基本原理机器人控制系统的基本原理是通过计算机程序来控制机器人的动作和行为。
计算机程序是指由一系列指令组成的程序，可以实现对机器人的控制。
机器人控制系统中的传感器能够感知机器人的状态，将感知到的信息通过接口传输到计算机上，计算机将收到的信息进行处理，再将结果下达给执行器控制机器人的动作。
例如，可以通过编程实现机器人路径规划、障碍检测、姿态调整等动作。
二、机器人控制系统的类型根据机器人的应用场景和控制方式的不同，机器人控制系统可以分为三种类型：开环控制系统、闭环控制系统和开环闭环控制系统。
1、开环控制系统：又称为无反馈控制系统，其控制方式是将预设的控制命令发送到机器人，机器人按照预设的控制命令执行动作。
开环控制系统没有反馈传感器，不能感知机器人的状态，无法对机器人进行实时的调整和控制。
2、闭环控制系统：又称为反馈控制系统，它是在开环控制系统的基础上增加了反馈传感器，能够感知机器人的状态，将反馈信息传输到计算机中，计算机将根据反馈信息进行调整控制。
闭环控制系统可以提高机器人的精确度和稳定性。
3、开环闭环控制系统：开环闭环控制系统是将开环控制和闭环控制结合起来的一种控制方式，可以在需要高精度和稳定性控制时选择闭环控制，而不需要高精度和稳定性控制时选择开环控制，从而兼顾控制精度和效率。
三、机器人控制系统的结构组成机器人控制系统一般由传感器、执行器、控制器和通信接口等四个部分组成。
1、传感器：感知机器人的状态和环境，例如激光雷达、视觉传感器、力传感器等。
机器人技术机器人控制系统
机器人技术机器人控制系统机器人技术：机器人控制系统在当今科技飞速发展的时代，机器人已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从工业生产线上的自动化机械臂，到家庭中的智能清洁机器人，再到医疗领域的手术机器人，机器人的应用范围越来越广泛。
而在机器人的众多技术中，机器人控制系统无疑是最为关键的核心之一，它就像是机器人的“大脑”，指挥着机器人的一举一动。
机器人控制系统是什么呢？简单来说，它是一个复杂的软硬件结合的系统，负责接收、处理和发送指令，以实现机器人的各种动作和功能。
这个系统包括了传感器、控制器、执行器等多个部分，它们协同工作，使得机器人能够感知周围环境、做出决策，并执行相应的任务。
传感器在机器人控制系统中起着至关重要的作用。
就像我们人类通过眼睛、耳朵、鼻子等来感知世界一样，机器人也需要通过各种传感器来获取周围环境的信息。
常见的传感器有视觉传感器（如摄像头）、距离传感器（如激光雷达、超声波传感器）、力传感器等。
这些传感器能够将环境中的光、声音、距离、力等物理量转化为电信号，然后传输给控制器进行处理。
控制器是机器人控制系统的“中枢神经”。
它接收来自传感器的信号，并根据预设的算法和程序进行分析和计算，最终生成控制指令。
控制器的性能直接影响着机器人的响应速度、精度和稳定性。
目前，常见的控制器有单片机、PLC（可编程逻辑控制器）、工业计算机等。
不同类型的控制器适用于不同的机器人应用场景，例如单片机常用于小型机器人，而工业计算机则更适合大型、复杂的工业机器人。
执行器则是机器人控制系统的“肌肉”，它根据控制器发出的指令来执行具体的动作。
常见的执行器有电机（如直流电机、交流电机、步进电机）、气缸、液压油缸等。
电机通过旋转来带动机器人的关节运动，而气缸和液压油缸则通过伸缩来实现直线运动。
为了更好地理解机器人控制系统，我们以工业机器人为例。
在工业生产线上，一个机器人需要完成零件的抓取、搬运、装配等任务。
首先，视觉传感器会对零件的位置、形状等进行检测，并将这些信息传输给控制器。
机器人控制系统介绍
机器人控制系统介绍机器人控制系统介绍随着科技的不断发展，机器人已经逐渐成为了各个领域的热门话题。
机器人的出现不仅可以提高企业的生产效率和品质，还可以替代一些高难度和危险的工作。
机器人有着广泛的应用领域，包括工业、医疗、教育等，因此控制机器人的系统也愈加重要，本文将介绍机器人控制系统的概念、功能和类型。
一、机器人控制系统概念机器人控制系统一般由硬件、软件和控制算法三个部分组成。
控制系统的任务是控制机器人的动作，使其按照用户的指令或预设任务完成工作。
机器人控制系统的核心是控制器，它是控制机器人进行各种操作的大脑。
控制器的作用是接受输入信号、处理信息并输出控制信号，以实现机器人的动作和运动。
二、机器人控制系统功能机器人控制系统具有以下主要功能：1. 坐标定位：确定机器人在三维空间内的位置和方向。
2. 监测：监测机器人运动和环境参数，确保机器人在工作过程中安全可靠。
3. 运动控制：通过控制机器人的动力学模型实现运动控制，包括速度控制和姿态控制。
4. 路径规划：为机器人提供最优路径，避免碰撞和干涉，如何规划路径是一个极其困难的问题。
5. 变形控制：控制机器人进行形态变化，如可变刚度机器人、多段式杆机器人等。
6. 通信控制：控制机器人与外界设备之间的通信，包括数据接收和数据传输。
三、机器人控制系统类型根据机器人的形态和运动类型，机器人控制系统可以分为以下几种类型：1. 关节控制系统：这种控制系统是最简单的机器人控制系统之一。
它由连接机器人臂和关节的电机和传感器组成，可以控制机器人臂的运动。
2. 车轮控制系统：这种创造常见于无人机、地面机器人。
它是由车轮电机、传感器、控制器等组成。
3. 人造肢体控制系统：这种控制系统可以对假肢进行控制，使假肢具有一定的自主移动和灵动性。
4. 人形机器人控制系统：这种控制系统把机器人制作成人形，包括机器人头部、身体、四肢等机器人形态。
人形机器人控制系统不但可以模拟人类的姿态和动作，还可以在模仿人的讲话语音方面进行相应的控制。
机器人控制系统概述
机器人控制系统概述机器人是一种具备自主运动能力和感知能力的机械设备，有着广泛的应用领域，如工业制造、医疗服务、农业生产等。
而机器人控制系统则是机器人的核心组成部分，它决定了机器人的运动轨迹、动作和功能实现，同时影响着机器人的性能和可靠性。
1. 机器人控制系统的组成机器人控制系统一般由硬件和软件两个部分组成。
硬件部分包括机器人本体、传感器、执行器、电源和控制器等，其中机器人本体是各种运动机构和装配构件的总称，传感器用于感知和获取周围环境信息，执行器用于实现机器人的各种动作与操作，电源则为控制系统提供电能。
控制器是整个控制系统的核心组件，主要由控制芯片、调节器、存储器、接口和显示器等构成，它负责机器人控制程序的运行、传感器数据的采集和执行器命令的下达和转换。
软件部分主要包括操作系统、控制算法和程序接口。
操作系统负责管理整个系统的进程、资源和接口，保证系统的稳定和可靠性。
控制算法包括机器人运动学和动力学算法、传感器数据处理算法和机器人决策算法等，是机器人控制系统的核心技术，直接决定了机器人的运动和操作行为。
程序接口则为其他软件模块提供接口和协议支持，便于系统的集成和扩展。
2. 机器人控制系统的控制模式机器人控制系统的控制模式主要包括开环控制和闭环控制两种类型。
开环控制是指控制器根据预设的运动轨迹和命令直接控制执行器的运动，不对机器人运动过程中的误差进行纠正。
因此，开环控制所需的传感器和算法较为简单，但难以保证机器人运动的准确性和稳定性。
闭环控制则利用传感器和控制算法对机器人的状态进行实时监测和调节，使机器人能够自动纠正误差并实现精准的运动控制。
其中最常用的闭环控制方式是PID控制方式，即以比例、积分和微分三个因素来控制系统的输出，使机器人动作更为平稳和精确。
3. 机器人控制系统的分类机器人控制系统根据应用领域和机器人运动方式等因素，可以分为工业机器人控制系统、服务机器人控制系统、移动机器人控制系统和人形机器人控制系统等多个子领域。
机器人控制系统详解
机器人控制系统详解如果仅仅有感官和肌肉，人的四肢并不能动作。
一方面是因为来自感官的信号没有器官去接收和处理，另一方面也是因为没有器官发出神经信号，驱使肌肉发生收缩或舒张。
同样，如果机器人只有传感器和驱动器，机械臂也不能正常工作。
原因是传感器输出的信号没有起作用，驱动电动机也得不到驱动电压和电流，所以机器人需要有一个控制系统，用硬件和软件组成一个的控制系统。
机器人控制系统概念机器人控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。
控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变化的量。
控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。
控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态。
机器人控制系统的功能要求1、记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。
2、示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。
在线示教包括示教盒和导引示教两种。
3、与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。
4、坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。
5、人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。
6、传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。
7、位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。
8、故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。
机器人控制系统的主要种类控制系统的任务，是根据机器人的作业指令程序、以及从传感器反馈回来的信号，支配机器人的执行机构去完成的运动和功能。
假如机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。
根据控制原理可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。
根据控制运动的形式可分为点位控制和轨迹控制。
工业机器人控制系统组成1、控制计算机：控制系统的调度指挥中心机构。
2、示教盒：示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
机器人控制系统详解
机器人控制系统详解如果仅仅有感官和肌肉，人的四肢并不能动作。
一方面是因为来自感官的信号没有器官去接收和处理，另一方面也是因为没有器官发出神经信号，驱使肌肉发生收缩或舒张。
同样，如果机器人只有传感器和驱动器，机械臂也不能正常工作。
原因是传感器输出的信号没有起作用，驱动电动机也得不到驱动电压和电流，所以机器人需要有一个控制系统，用硬件和软件组成一个的控制系统。
机器人控制系统概念机器人控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。
控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变化的量。
控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。
控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态。
机器人控制系统的功能要求1、记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。
2、示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。
在线示教包括示教盒和导引示教两种。
3、与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。
4、坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。
5、人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。
6、传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。
7、位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。
8、故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。
机器人控制系统的主要种类控制系统的任务，是根据机器人的作业指令程序、以及从传感器反馈回来的信号，支配机器人的执行机构去完成的运动和功能。
假如机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。
机器人控制系统
机器人控制系统随着科技的不断发展，机器人技术已经可以完成越来越多的任务和工作。
而要让这些机器人工作得更加高效、精准，机器人控制系统的重要性就不言而喻了。
本文将从机器人控制系统的定义、分类、应用以及未来发展方向等方面进行探讨。
一、机器人控制系统的定义机器人控制系统是为了让机器人按照预先设计好的程序运行而开发出来的一种系统。
在机器人控制系统中，需要完成以下几个关键的任务：传感器采集信息、控制器对信息的处理、执行机构将指令转化为机器人动作。
机器人控制系统通常包含以下几个组成部分：传感器、控制器、执行机构、电源等。
二、机器人控制系统的分类机器人控制系统可以按照其结构和控制方法进行分类。
按照结构来分类，机器人控制系统可以分为以下几类：1. 中央控制系统：将机器人所有部件的数据都集中在中央来控制机器人的动作。
这种控制系统广泛应用于一些简单操作的机器人，比如在生产线上用于装配和包装的机器人。
2. 分布式控制系统：将机器人的控制分散到每个执行机构上，每台机器人都有自己的控制器和传感器。
这种系统一般应用于需要更高工作精度和更高运动速度的机器人，因为每个执行机构都有自己的控制器，同时可以进行实时的反馈和控制。
3. 混合控制系统：结合了中央控制系统和分布式控制系统的优点，同时满足了速度和精度的要求。
按照控制方法来分类，机器人控制系统可以分为以下几类：1. 开环控制系统：将指令传递给机器人执行机构，但无法保证机器人动作的精度和准确性。
2. 闭环控制系统：通过传感器采集机器人的动作数据，反馈给控制器，用于调整机器人的动作。
3. 逆向动力学控制系统：逆向动力学控制系统可以使用机器人的运动学和力学数据来计算出要达到所需目标的控制器指令。
这种控制系统被广泛应用于外科手术和精密工业中。
三、机器人控制系统的应用机器人控制系统在现代工业和发展中有着广泛的应用，以下是一些常见的应用：1. 生产线上的装配和包装机器人。
2. 清洁和维修机器人。
机器人的控制系统
机器人的控制系统1. 引言机器人的控制系统是指对机器人进行实时控制和指导的软硬件系统。
它是机器人技术中的重要组成部分，负责控制机器人的运动、感知和决策。
机器人的控制系统需要具备高效、准确和可靠的特点，以实现机器人在不同环境和任务下的自主、智能运行。
本文将介绍机器人的控制系统的基本原理和主要功能。
2. 控制系统的基本原理机器人的控制系统通常采用分层控制结构，包括感知层、决策层和执行层。
感知层负责采集机器人周围环境的信息，决策层负责根据感知数据制定运动策略和任务计划，执行层负责控制机器人的运动和动作执行。
控制系统的基本原理如下：2.1 感知层感知层的主要任务是通过传感器采集机器人周围环境的信息。
常用的传感器包括摄像头、激光雷达、红外传感器等。
感知层通过感知和识别环境中的物体、障碍和目标，提供给决策层进行处理。
2.2 决策层决策层的主要任务是根据感知数据制定运动策略和任务计划。
决策层利用感知数据进行环境分析和目标识别，然后根据预先设定的算法和规则进行决策。
决策层可以根据情况调整机器人的运动策略和行为。
2.3 执行层执行层的主要任务是根据决策层的指令控制机器人的运动和动作执行。
执行层通过控制机器人的关节和执行器，实现机器人的运动、抓取和操作等动作。
执行层需要根据任务需求实时调整机器人的运动参数，保证机器人能够完成所要执行的任务。
3. 控制系统的主要功能机器人的控制系统具有多种功能，包括自主导航、路径规划、避障和交互等。
以下将介绍控制系统的主要功能：3.1 自主导航自主导航是控制系统的基本功能之一，机器人需要通过感知环境和决策运动策略，在未知环境中实现自主导航。
自主导航需要进行环境建模、路径规划和运动控制等步骤，以实现机器人的安全、高效移动。
3.2 路径规划路径规划是指根据机器人的起点、终点和环境信息，确定机器人的移动路径。
路径规划需要考虑避障、优化路径和实时调整等因素，以确保机器人能够按照预定路线安全、高效地移动。
机器人的控制系统
机器人的控制系统在当今科技飞速发展的时代，机器人已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从工业生产线上的机械臂到家庭中的智能清洁机器人，从医疗领域的手术机器人到太空探索中的探测机器人，它们的身影无处不在。
而机器人能够如此高效、精准地完成各种任务，其背后的关键就在于先进的控制系统。
机器人的控制系统就像是人类的大脑和神经系统，负责指挥和协调机器人的每一个动作和决策。
它接收来自各种传感器的信息，经过处理和分析后，向执行机构发送指令，从而实现机器人的运动、操作和功能。
让我们先来了解一下机器人控制系统的组成部分。
一个典型的机器人控制系统通常包括传感器、控制器、驱动器和执行机构。
传感器就如同机器人的“眼睛”和“耳朵”，能够感知周围环境的信息，例如位置、速度、温度、压力等。
常见的传感器有光电传感器、力传感器、位置传感器等。
这些传感器将收集到的信息转化为电信号，传输给控制器。
控制器则是机器人控制系统的“大脑”，它负责对传感器传来的信号进行处理和分析。
控制器根据预设的算法和程序，计算出机器人应该采取的动作，并将相应的指令发送给驱动器。
控制器的性能直接影响着机器人的控制精度、响应速度和稳定性。
目前，常见的控制器有单片机、PLC（可编程逻辑控制器）和工业计算机等。
驱动器是将控制器发出的指令转化为实际动力的装置，它类似于机器人的“肌肉”。
驱动器根据指令，为执行机构提供足够的能量和动力，使其能够按照要求运动。
常见的驱动器有电机驱动器、液压驱动器和气动驱动器等。
执行机构则是机器人的“手脚”，负责具体的动作执行。
例如，在工业机器人中，执行机构可能是机械臂的关节电机；在移动机器人中，执行机构可能是车轮或履带。
机器人控制系统的工作原理可以简单地概括为“感知决策执行”的循环过程。
传感器不断感知环境信息，控制器对这些信息进行处理和决策，然后驱动器驱动执行机构执行相应的动作。
这个过程不断重复，使得机器人能够实时适应环境的变化，完成各种复杂的任务。
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PCX/DSP 带A/D控制卡 ➢1,2,3,4,5,6,7,8轴; ➢脉冲和模拟输出; ➢带有8通道A/D输入;; ➢可接模拟杆和模拟位置反馈; ➢44位数字I/O
Hale Waihona Puke 10 哈尔滨工业大学 机电工程学院
运动控制器产品：
➢美国 PMAC ➢英国 Trio ➢中国 固高(GT)
11 哈尔滨工业大学 机电工程学院
Rm , Lm 电枢回路电阻与电感；
im , vm -电枢回路电流与电压；
qm,m 电枢角位移与转速；
Jm , fm 电动机转子转动惯量及粘滞摩擦系数；
Tm , km 电动机转矩及转矩常数；
ke 电动机电势常数；
qc ,c 负载角位移和转速；
h qm /qc 减速比；
Jc , fc 负载转动惯量和负载粘滞摩擦系数；
m
Js F
1 m
s
励磁控制直流电动机带负载时的开环方框图
m (s)
km
Vf (s) s(rf l f s)( Js F )
km g
1
rf F s(1 l f s)(1 J s)
rf
F
k0
s(1 es)(1 ms)
17
哈尔滨工业大学 机电工程学院
磁场控制直流电动机传递函数：
e ：电气时间常数 m ：机械时间常数 e m
q(t) (q1(t), q2 (t), , qn (t))T q&(t) (q&1(t), q&2 (t), , q&n (t))T q&&(t) (q&&1(t), q&&2 (t), , q&&n (t))T
3 哈尔滨工业大学 机电工程学院
机器人控制时，要求操作机各关节按所规划的轨迹运动。而 控制系统中的驱动器是由力矩指令驱动关节运动的：
kc 负载返回系数。
14
哈尔滨工业大学 机电工程学院
磁场控制直流电动机传递函数：
vf
rf if
lf
di f dt
Tm kmi f
Tm
J
d 2qm
dt 2
F
dqm
dt
Kqm
Vf (s) (rf l f s)I f (s) Tm (s) km I f (s) Tm (s) (Js2 Fs K )m (s)
e& q&d q&
e qd q
4 哈尔滨工业大学 机电工程学院
如果把机器人控制看作路径—轨迹追踪问题，其运动控制便 可分为四大类：
(1) 关节运功控制 关节伺服控制(如PUMA机器人控制方法)、 计算力矩方
法、最短时间控制、可变结构控制、非线性解耦控制； (2) 分解运动控制(笛卡尔空间控制)
全平移的。
12 哈尔滨工业大学 机电工程学院
图示为具有减速齿轮和旋转负载的直流电动机工作原理图。
Rm
Lm
vm
(Jm, fm, km)
ia
减速器 负载
ωm qm
hqm/qc
(Jc, fc, kc)
rf
vf
lf if
ωc
qc
13
哈尔滨工业大学 机电工程学院
伺服电动机的参数规定如下：
rf , l f 励磁回路电阻与电感； i f ,v f 励磁回路电流与电压；
15 哈尔滨工业大学 机电工程学院
磁场控制直流电动机传递函数：
J
Jm
Jc
h2
F
fm
fc
h2
K kc h 2
分别表示传动系统对传动轴的总转动惯量，总粘滞摩 擦系数、总反馈系数。通常假设：K=0。
16 哈尔滨工业大学 机电工程学院
磁场控制直流电动机传递函数：
Vf
1
If
rf l f s
km
Tm 1
9.3 单关节位置控制
关节控制具有多种形式，包括非伺服控制、伺服控制、位置 和速度反馈控制、力（力矩）控制、基于传感器的控制、非线 性控制、……。
9.3.1 直流传动系统建模
在设计模型时，提出下列两个假设： (1) 机器人的各杆件是理想刚体，因而所有关节都是理想的，
不存在摩擦和间隙； (2) 相邻两连杆间只有一个自由度，或为完全旋转的，或是完
6 哈尔滨工业大学 机电工程学院
PUMA-562机器人控制系统原理图
上位机 控制器 驱动器
7 哈尔滨工业大学 机电工程学院
PUMA-562机器人下位机(控制器)系统框图
8 哈尔滨工业大学 机电工程学院
轮足复合式机器人控制系统
9 哈尔滨工业大学 机电工程学院
机器人运动控制器(卡)
LC/DSP 低成本多轴控制卡 ➢1,2,3,4轴; ➢脉冲输出频率0至375KHZ; ➢模拟输出±10V; ➢16位D/A; ➢20位数字I/O. ➢单端和差动式编码器输入
(t) D(qd (t))q&&d (t) h(qd (t), q&d (t)) G(qd (t))
实际上，动力学模型不可能绝对准确，而且系统中还存在干 扰和噪声。因此，开环控制策略是不适用的。通常采用关节传 感器构成闭环反馈控制。
qd
轨迹 q&d 控制/
生成 q&&d 驱动
执行 q
系统 q&
第九章 机器人控制系统
内容概要：
➢§9.1 概述 ➢§9.2 机器人控制系统硬件配置及结构 ➢§9.3 单关节位置控制 ➢§9.4 多关节机器人控制 ➢§9.5 机器人的力控制 ➢§9.6 移动机器人控制 ➢§9.7 思考题
1 哈尔滨工业大学 机电工程学院
第九章 机器人控制系统
9.1 概述
一般地说，机器人控制问题分为下面两部分：(1)求得机器 人的动态模型；(2)利用这些模型确定控制规律或策略，以达 到所需的系统响应和性能。控制问题的第一部分已在动力学 中详细论述，这里将讨论控制问题的第二部分。
人机接口
控制系统
操作者
内部传感器
计算机硬件及软件
（任务规划，轨迹规划）
控制器
驱动器
机器人系统
外部传感器
哈尔滨工业大学 机电工程学院
执行器
环境
2
机器人动力学方程回顾：
(t) D(q(t))q&&(t) h(q(t), q&(t)) G(q(t))
(t) (1(t), 2 (t), , n (t))T
m (s) k0
Vf (s) s(1 ms)
m (S ) k0
Vf (s) (1 ms)
18 哈尔滨工业大学 机电工程学院
电枢控制直流电动机传递函数：
分解运动速度控制、分解运动加速度控制、分解运动力 的控制。 (3) 自适应控制
模型参照自适应控制、自调整自适应控制、有前馈补偿 的自适应扰动控制、分解运动自适应控制； (4) 智能控制
递阶控制、模糊控制、神经网络控制等。
5
哈尔滨工业大学 机电工程学院
9.2 机器人控制系统硬件配置及结构
PUMA机器人