机器人控制系统设计原那么.docx
《机器人控制系统设计原那么.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机器人控制系统设计原那么.docx(11页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、机器人控制系统设计原那么从技术角度讲,编写一个简单的机器人控制系统RobotController,以下称RC让机器人动起来确实不难,几万行代码足矣。一个极简版机器人控制系统可以分成几个模块:程序编辑器、解释器、途径规划器、插补器、运动学逆解、硬件接口模块。怎样搭建机器人控制系统?以让机器人末端走一条直线为例,控制系统的构造设计如图1所示。大致步骤如下:程序编辑器,可以找开源的文本编辑器改造;解释器,可以用正那么表达式实现;途径规划器,可以照着(机器人导论)第七章来;插补器,也可以照着(机器人导论)第七章来;运动学逆解,可以照着(机器人导论)第四章来;硬件接口模块,可以买现成的运动控制卡,也可以
2、移植开源的通讯协议栈。另外,网络上有海量的根底开源代码可以供参考甚至直接使用,并不需要多大的工作量。一个有点编程根底,理解根本机器人学的工程师两个月就能“搞定这样一个“机器人控制系统。这样的控制系统优化一下稳定性和用户界面HMI,也可以应付简单的工作,放在三十年前也是世界一流程度。现代工业机器人控制系统设计原那么上面的极简版控制器实际是按从示教上的直观体验来设计的:能执行文本指令进展运动。仅从此点看,如今四大家的控制系统似乎也不过如此了。事实上,经过这么多年的开展,控制系统早已不能用这种简单描绘来概括了。现代的工业机器人控制系统至少需要考虑以下设计原那么,见图2。1DesignforRobot
3、sa)robotshassingularities,limitedpower,flexiblestructureb)imperfectlymanufacturedc)bynomeansaperfecteffector2DesignforApplicationsa)sensor-basedpathplanningb)FTsensor-basedfunctionsc)communicationprotocolsd)easyintegratione)process-specificfunctionsf)highlyreliable,robustandscalablesoftwarearchitect
4、ure3DesignforHumana)intuitiveinteractionb)easy-to-usec)safetyrequirements以上列出的细分点,每一个都可以写一个很大的专题,因此本文只能给出一些概括性的介绍。DesignforRobots控制系统首先需要控制机器人的机电系统,发挥出机器人应有的性能,知足性能需求。像上述极简版控制器那么处理是肯定不行的,单以走直线为例,不考虑奇异的问题,实际中几乎无法使用。现实中的工业机器人绝非理想的执行器:输出功率有限、构造有柔性、加工有误差。在这些约束下怎样知足诸如高速高精度的性能要求,是控制系统必须解决的首要问题。在本钱限制下,现代控制
5、系统一般采用基于模型的控制方案,首先需要一套动力学计算模型并辨识出准确的参数,这是根底图3。此外,工业上对机器人的节拍通常有很高的要求,这就需要控制系统在规划经过中显式地考虑机器人本体的动力学特性。这是一个优化问题,而由于机器人连续运动的特点,离线优化方案一般不能使用。怎样处理众多不同类型的约束条件,怎样设计在线优化算法,是现代控制系统要考虑的核心问题之一。见图41、高适用性、高稳定性、高可扩展性的软件架构现代工业机器人涉及到力学、感悟、优化、控制、计算机、通讯等多个专业学科门类,又涉及到各种各样的软件硬件,还涉及复杂多变的应用场景。这对控制系统提出了众多挑战,没有一个足够强健和开放的软件架构
6、几乎是不可想象的,其中包括:怎样支持机器人各种控制策略的实现与切换;怎样实现多层级/多模块间的实时数据交互;怎样保证众多功能的并行不悖;怎样进展长时间稳定运行而不进入错误状态;怎样设计友好的人机交互。2、机器人误差标定与补偿工业机器人在消费时必然会引入加工装配误差;在负载状态下又会发生弹性变形。为了进步精度,一般会经过出厂前的标定,通过辨识方法来得到准确的几何误差和变形偏向,进而在控制系统内进展补偿。基于模型的控制方案考虑了机器人本体的众多特性,这是现代工业机器人控制系统有别于通用运动控制卡/器的一大特点,也是一大上风。如今主流的工业机器人有当前的性能,有赖于此。随着模型和算法的不断复杂,怎样
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机器人 控制系统 设计 那么
限制150内