一种简单的机械臂控制方法

合集下载

机械臂软浮动控制方法

机械臂软浮动控制方法

机械臂软浮动控制方法
机械臂的软浮动控制方法是一种实现机械臂与外界环境或用户进行物理交互时表现出良好柔顺性的技术。

这种控制方法旨在防止在交互过程中产生过大的碰撞力,从而保护用户、工件以及机械臂本身。

软浮动控制方法可以通过多种方式实现,以下介绍两种常见的方法:
1. 限定机械臂各关节的输出力矩:在这种方法中,将机械臂的各关节力矩限制在一定范围内。

这样,当机械臂受到外界力的作用时,由于力矩限制,机械臂可以被外界环境拖动,表现出柔软特性。

例如,在Kuka机械臂中,可以在关节空间实现软浮动,各关节可以独立地设定为软浮动模式。

2. 在笛卡尔空间设定软浮动方向:与上述方法不同,这种方法直接在笛卡尔空间设定哪个方向的机械臂可以表现出软浮动。

例如,ABB机械臂可以实现这种软浮动控制。

通过设定特定方向的柔软特性,机械臂可以在该方向上被外界力拖动,而在其他方向上则保持较硬的特性。

这种软浮动的实现原理与阻抗/导纳控制原理类似,通过电流环与动力学模型估计出作用在机械臂末端的外力,再运用导纳控制的原理使机械臂呈现出特定方向的柔软特性。

需要注意的是,软浮动控制方法的具体实现可能因机械臂的型号和控制系统而有所不同。

在实际应用中,需要根据具体的机械臂和控制系统选择合适的软浮动控制方法,并进行相应的参数调整和优化,以实现最佳的柔顺性效果。

机械臂控制技术的研究与开发

机械臂控制技术的研究与开发

机械臂控制技术的研究与开发机械臂是一种能够执行多种任务的通用性工具,能够模仿人手的自由运动,执行各种操作。

但机械臂的控制技术也相应变得更加复杂。

本文将讨论机械臂控制技术的研究与开发。

一、机械臂的结构机械臂主要有运动部件、控制器、传感器和接口等组成部分。

其中运动部件包括臂、肘关节、腕关节、爪等,控制器负责机械臂的运动,传感器用于检测机械臂的位置和工件的状态,接口可以为机械臂提供电信号和电气信号。

二、机械臂的控制方法机械臂的控制方法主要有两种,即基于位置的控制和基于力的控制。

基于位置的控制主要是通过约束机械臂的轨迹,使机械臂运行到指定的点位。

而基于力的控制则是根据所需的反作用力和精度要求,在机械臂末端执行器上实时调整力。

三、机械臂控制技术的研究方向1. 视觉导航技术机械臂的视觉导航是将计算机视觉技术与机械臂智能控制相结合,能够在运动中自动感知周围环境,调整机械臂的运动轨迹,以满足特定的需求。

机器视觉技术本质上是通过足够的交互操作来提取环境信息和工件图片等。

2. 新型控制算法新型控制算法可以有效提高机械臂控制的稳定性和精度。

例如,基于强化学习的逆向动力学控制可以通过学习手头任务的反向环境等方式提高机械臂控制的精度和稳定性。

3. 新型机械臂机构构设计机械臂机构的设计需要在强度、精度和成本等方面进行平衡。

机械臂的传感器也需要支持高精度检测、高速度检测、多方向检测等不同应用的需求。

机械臂的机构设计也必须支持装配和维护,当然,若这并不合适,机器人工程师可以用机器人零件商店来购买机器人组件。

四、机械臂控制技术的应用机械臂控制技术在许多领域都有着重要的应用,如生产制造、医疗护理、搬运储运、安全检测、航空航天等领域。

例如,在医疗护理领域中,机械臂可以作为手术助理,提高手术质量和效率,并减少人工操作的风险。

总的来说,机械臂作为一种通用的工业自动化设备,可用于各种领域,包括生产、医疗和储运等领域。

机械臂的发展和进步离不开控制技术的不断提高。

一种智能机械臂的控制方法、装置及系统[发明专利]

一种智能机械臂的控制方法、装置及系统[发明专利]

专利名称:一种智能机械臂的控制方法、装置及系统专利类型:发明专利
发明人:吴远豪,杨东岳,林鹏,余海鹏,夏尧
申请号:CN201610658777.6
申请日:20160811
公开号:CN106217374A
公开日:
20161214
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种智能机械臂的控制方法、装置及系统,该方法包括通过MCU控制器根据人的手背、前臂和上臂上方安装的对应传感器所测量的数据得到对应的欧拉角,然后PC端根据上述欧拉角计算得到对应的机械臂的运动轨迹的数据信号并发送给机械臂控制器,以使得机械臂控制器根据该数据信号生成对应的PWM信号,从而控制机械臂运动。

本发明解决了传统机械臂驱动方案不灵活的同时,还比目前复杂传感器套装和摄像头姿态捕获的方案更加节省成本和计算量,提高了通用性。

申请人:广州成潮智能科技有限公司
地址:510000 广东省广州市天河区黄村东明里大街5号463房
国籍:CN
代理机构:广州市越秀区哲力专利商标事务所(普通合伙)
更多信息请下载全文后查看。

机械臂的控制系统设计

机械臂的控制系统设计

机械臂的控制系统设计机械臂是一种可以代替人工完成各种工作的智能设备,其控制系统设计是机械臂正常运行的关键。

良好的控制系统设计可以使机械臂实现精准的动作和高效的工作,提高生产效率和质量。

本文将从机械臂的运动控制、传感器系统和用户界面设计三个方面来讨论机械臂的控制系统设计。

一、机械臂的运动控制1.1 机械臂的运动方式机械臂的运动方式通常包括旋转运动和直线运动两种。

旋转运动包括关节轴的旋转,而直线运动包括伸缩臂的伸缩和升降臂的升降。

在控制系统设计中,需要对机械臂的运动方式进行合理的分析和设计,确定机械臂的关节轴数目和运动范围,以及运动的速度和加速度等参数。

1.2 运动控制算法针对机械臂的不同运动方式,需要设计相应的运动控制算法。

对于关节轴的旋转运动,通常采用PID控制算法;对于伸缩臂和升降臂的直线运动,可以采用电机控制算法来实现。

在运动控制算法的设计中,需要考虑机械臂的运动平滑性、速度和位置的精度等因素。

1.3 运动控制系统的硬件设计在机械臂的运动控制系统中,需要使用电机和传动装置来实现机械臂的运动。

对于不同的运动方式,可以选择不同类型的电机和传动装置,如步进电机、直流电机、伺服电机等。

还需要设计相应的传感器和反馈装置,用于检测机械臂的运动状态和位置,并对其进行闭环控制。

二、机械臂的传感器系统2.1 位置传感器机械臂的运动控制需要实时监测机械臂的位置,因此需要设计相应的位置传感器系统。

常用的位置传感器包括编码器、光电开关和激光测距传感器等。

这些传感器可以实时检测机械臂的位置,并将数据传输给控制系统,用于实现机械臂的闭环控制。

对于需要实现力反馈的机械臂,还需要设计相应的力传感器系统。

力传感器可以实时监测机械臂在工作过程中的受力情况,以便对机械臂的工作力度进行调节。

三、机械臂的用户界面设计3.1 操作界面设计机械臂的操作界面是机械臂控制系统的重要组成部分,它直接影响着用户对机械臂的操作体验。

操作界面需要设计直观、简单易用的人机交互界面,提供包括运动控制、参数设置、故障诊断等功能的操作按钮和指示灯。

机械臂控制原理

机械臂控制原理

机械臂控制原理
机械臂控制原理是指控制机械臂进行一系列动作的方法和技术。

其基本原理是通过电脑或其他交互设备发出指令,由控制器将指令转
化为机械臂各关节的运动,从而实现机械臂的自动化控制。

机械臂控
制一般分为以下几种类型:
1. 直接控制:机械臂与控制器之间没有任何传感器或反馈机制,
通过电脑或其他交互设备直接控制机械臂的运动。

2. 位置控制:机械臂上装有位置传感器,通过实时检测机械臂的
位置状态,控制器可以计算出各关节应当转动的角度,从而实现机械
臂运动的精准控制。

3. 力控制:机械臂上装有力传感器,通过实时检测机械臂与被操
作物体之间的力量情况,控制器可以计算出应施加的力量和压力大小,从而实现机械臂的力量控制。

4. 跟踪控制:机械臂根据预设的轨迹或目标,通过视觉传感器或
其他跟踪设备实时监测工作环境的变化,从而控制机械臂的运动,实
现准确的目标跟踪和定位。

在实际应用中,机械臂控制原理需要结合实际场景和工作要求进
行具体应用。

随着人工智能和物联网技术的不断发展,机械臂控制原
理也将不断完善和发展。

机械臂的控制方法

机械臂的控制方法

机械臂的控制方法
那家伙就像一只超级灵活的钢铁手臂!想象一下,它能精准地完成各种任务,简直太酷了!
机械臂的控制方法其实并不复杂。

首先,你得有一个清晰的指令输入,就像给一个聪明的小伙伴下达任务一样。

确定好要执行的动作和目标位置,这可不能马虎,不然机械臂可能会乱了阵脚。

然后,通过编程或者操作界面,把指令传达给机械臂。

它就会像接到命令的士兵,迅速行动起来。

在控制机械臂的过程中,安全性那是超级重要的!这可不是闹着玩的,要是出了问题,那可不得了。

所以,一定要确保机械臂周围没有障碍物,不然它可能会撞到东西,那可就悲剧了。

还要检查各种传感器是否正常工作,就像给机械臂装上了敏锐的眼睛和耳朵,随时察觉周围的情况。

稳定性也不能忽视,要是机械臂摇摇晃晃的,怎么能好好工作呢?就像一个站不稳的人,啥也干不好。

机械臂的应用场景那可多了去了。

在工厂里,它可以代替工人完成重复性的、高强度的工作,难道不是很棒吗?提高生产效率,还能减少人工误差。

在医疗领域,机械臂可以进行微创手术,精准得让人惊叹!就像一个超级厉害的医生助手。

在科研领域,机械臂可以进行复杂的实验操作,为科学家们打开新的大门。

比如说,在汽车制造工厂里,机械臂就像一群勤劳的小蜜蜂,忙碌地组装着汽车零件。

速度快得让人咋舌,质量也非常可靠。

这就是机械臂的实际应用效果,厉害吧?
机械臂就是这么牛!它能让我们的生活和工作变得更加高效、精准。

相信在未来,机械臂会发挥更大的作用,给我们带来更多的惊喜!。

一种机械臂零力控制方法

一种机械臂零力控制方法

一种机械臂零力控制方法机械臂是通过电机、传感器和控制系统等组成的复杂机械系统。

在控制机械臂时,常常需要考虑到对工作环境的适应性以及对工件的精确操作。

一种常见的控制方法是使用力控制,即通过传感器感知力的大小和方向,实现机械臂对力的零力控制。

机械臂的零力控制可以应用于各种场景,如搬运、装配、协作等任务。

在这些任务中,机械臂需要对力的大小和方向进行控制,以保持与工件的连接、避免损坏工件、或是完成精确定位等操作。

要实现机械臂的零力控制,首先需要安装力传感器。

力传感器可以安装在机械臂的末端执行器或连接器上,用于感知与工件之间的力。

传感器可以有不同的类型,如应变片式传感器、压电式传感器等。

这些传感器通过将受力转化为电信号,来实现对力的测量。

一旦安装好力传感器,接下来需要进行校准。

校准是为了确保传感器的准确度和精度。

校准可以通过施加已知大小和方向的标准力,然后测量传感器输出的电信号进行调整。

在进行零力控制之前,还需要进行力传感器与机械臂控制系统之间的连接和数据传输。

传感器的输出信号通常是模拟电压信号,需要经过电压信号转换器进行转换为数字信号,并通过通信接口传输给机械臂控制系统。

一种常见的零力控制方法是使用力反馈控制。

该方法通过在机械臂控制回路中增加一个反馈环节,来实现对力的零力控制。

具体来说,当机械臂与工件接触时,力传感器会感知到力的大小和方向,并将这些信息传输给控制系统。

控制系统根据传感器的反馈信息,通过调整电机的速度和力矩,来控制机械臂的运动,使得机械臂对工件施加的力达到零力,即与环境保持零力接触。

实现零力控制还需要考虑到控制算法的设计。

常见的算法包括PID 控制算法、模糊控制算法、自适应控制算法等。

这些算法可以根据传感器的反馈信息,通过调整电机的速度、力矩和位置等参数,来实现对力的零力控制。

此外,还可以结合视觉系统来实现机械臂的零力控制。

通过视觉传感器感知工件的位置和姿态等信息,结合力传感器的反馈信息,可以实现对工件的精确定位和零力控制。

机械臂运动控制的算法研究

机械臂运动控制的算法研究

机械臂运动控制的算法研究引言:机械臂是一种能够模拟人类手臂运动的装置,广泛应用于制造业、医疗领域、航空航天等众多领域。

而机械臂的运动控制算法,则是实现机械臂精确、高效运动的关键所在。

本文旨在探讨机械臂运动控制的算法研究,通过介绍几种常见的算法,分析其优缺点,并展望未来的发展方向。

一、位置控制算法位置控制是机械臂运动控制的基本要求之一。

目前,常见的位置控制算法主要包括PID控制算法、反向运动学算法和预测控制算法。

1.1 PID控制算法PID控制算法是一种经典的控制算法,通过计算误差的比例、积分、微分三个部分的加权和,实现对机械臂位置的控制。

其优点在于简单易懂,调节参数相对较容易。

然而,PID控制算法往往无法满足对机械臂位置控制的高精度要求,并且对于复杂的非线性系统,其控制效果往往不尽如人意。

1.2 反向运动学算法反向运动学算法是通过已知机械臂末端位置,逆向计算出每个关节的运动角度,并利用这些角度完成机械臂的位置控制。

该算法相对于PID控制算法来说,更适用于多自由度机械臂的运动控制。

但反向运动学算法的计算量较大,且对于复杂的工作空间,存在解的多样性等问题。

1.3 预测控制算法预测控制算法是一种基于未来状态的控制方法,通过预测机械臂运动的轨迹,并利用这些预测结果进行控制。

该算法在具备较好的抗干扰能力和鲁棒性的同时,也对算法的计算和实时性提出了更高的要求。

因此,预测控制算法在实际应用中较为复杂,不适用于所有场景。

二、力控制算法力控制算法是机械臂运动控制的关键技术之一。

力控制算法主要包括基于力传感器的闭环控制和基于力矩估计的开环控制。

2.1 基于力传感器的闭环控制基于力传感器的闭环控制算法通过感知外界力的大小和方向,实现对机械臂的力控制。

该算法对力的控制较为精确,可以根据不同工作场景动态调整控制参数。

但基于力传感器的闭环控制也存在成本较高、传感器容易受干扰等问题。

2.2 基于力矩估计的开环控制基于力矩估计的开环控制算法利用机械臂自身的传感器信息,通过力矩和位置之间的关系,估计外界作用在机械臂上的力。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
In this paper, we propose a novel controller that achieves trajectory following vithout requiring exact knowledge of the nonlinear dynamics described by
Lyapunov function candidate
(2 .6)
X + *K t *I1
£TP£
I.
Our control has the form
fc K(q)('%d + KvS + Kpe)
-
+ V(q,q)q +
Fdq
(2.1)
where
p- [.x aI 5
(i)
where K}
and
Kp
l
qd- q.
(2.2)
After
.i2
<TP < A2
0l12
Note that our controller has compensated for all of the nonlinear dynamics except for the gravity, static friction, and disturbance After substituting the terms since all these terms are bounded. control (2.1) into the system equation (1.1), we obtain the error system j- Ag +B
are nxn positive definite matrices defined as
By Lema D.1 (Appendix D) if condition (2.5) is satisfied then:
V is positive definite since the symetric matrix P is positive definite, and
A
(ii) the bound A3 defined by
ATQ
V
with
|
<
-
A3 Iiit
in (2-4)
is as gi
From (2.7), we can state that
-3
t2 citTPit c
FP2 A
2:15
SDK
FIIfD LTAPDNOV-MSD
CJUOLLU
FM
A ROBOT
M
PUIATOR
D. M. Dawson and F. L. Lewis School of Electrical Engineering Georgia Institute of Technology Atlanta, GA 30332 404-894-2994
Theorea 2.1
Given the system (1.1) with control (2.1) and with e(t0) - 0, the velocity and position errors can be bounded withinius R. This bound is given by
Appendix A
In this appendix, we obtain condition on k , k and a to ensure that the mtrix P is positive definite and to establish a values for A1 and 12 which are defined by
on
the controller
where
(0
I kp > 1,
a c 1,
and
kv >
1
(2.5)
and a is an arbitrary scalar chosen to meet the above conditions.
II. au.j.a n
cDTNID Cs
Select the
V
-
In [4], Craig notes that the gravity and static friction terms in (1.1) are bounded independently of q and 4. In this section, we design a controller that exploits this known bound.
A3
lL. IT I.
+ F5(q)
+
TO | | [ I]M-(q)[G(q) Al - G1 - *)/2, A2 (kP + kv + a)/2,
-
Td14|11
and
13
gains
-
min(akp kv
- a)
Furthermore, we require the follow conditions for the above bound to be valid:
f
-
If the control gains in (2.3) are selected such that the error system is asymtotically stable, the tracking error will be bounded since the input is bounded (i.e. bounded input-bounded output). In certain applications, it may advantageous to obtain a quantitative A measure of the measure of the maxima error during tracking. tracking error can be obtained by applying the following theorem.
I. XITIc5
A
u-
. p
]
.-[:I,
B
-
and
M-l(G(q) + F (q) +Td).
If all the dynmics are exactly known for the control of a robot mipulator, the computed-torque controller is known to be asymptotically stable in following a desired trajectory [1]. On the other hand, all of the dynamics are not needed if the control objective is only to drive the robot to a fixed final position without specifying a trajectory. Indeed, in 12J a controller of siplified structure was designed for a desired setpoint control that did not require any of the nonlinear terms except for the gravity terms.
(i) V is negative definite since the syeetric matrix Q it positive definite, and
[7] S. Barnett, Matrices in Control Theory, Malabar Fea.: Robert E. Krieger Publishing Company, 1984.
Kv -kI v
and
K
p
-
p.
I,
f is a nxl input control vector, q is a nil vector representing the desired trajectory, and the joint error e is defined as
e
-
(ii) the bounds Al and 12 defined by
u
are as given in (2.4)
taking the derivative of (2.6) along the solution, we obtain
(2 .7)
2K-CB w V~- -aTO +T2pBu l her
(2.3)
where
where
Q
-
0
Kv
- al
2337
By LesD.1 (Appendix D) if condition (2.5) is satisfied then:
g(t)
where
s R
for every
t e
NI(q)q
+
V(q,q)q
+
G(q)
+
Fdq
+
F(q)
+ Td
(1. 1)
[tot t1j
(2.4)
R
-
where M(q) is anm inertia matrix (bounided, syetric, and positive matrix containing the centrifugal and definite), V(q,q. is a mxn Coriolis terms, 0(q) is a nxl vector containing the gravity terms, Fd is a constant diagonal nxn matrix containing the dynamic coefficients of friction, F (q) is a nil vector containing the static friction terms, Td is an nxl vector representing an unknown bounded disturbance, q(t) is a il joint variable vector, and f is a nxl input vector. Equation (1.1) describes robot mnipulators in the Lagrange- Euler formulation [3].
相关文档
最新文档