工业机器人的控制策略探讨

概述了机器人的发展过程,总结了当前工业机器人的技术特点.介绍了几种在工业机器人技术中常用的控制策略,如变结构控制、自适应控制、鲁棒控制和智能控制等.分析了各种控制策略应用于工业机器人的具体体现,如变结构控制使控制带宽和控制精度达到最优折衷、自适应控制补偿参数不确定性、鲁棒控制补偿非参数不确定性、神经网络技术成功应用于各种机器人的运动规划、模糊控制简化控制算法等.探讨了工业机器人控制技术的发展趋势.     

面向机器人加工复杂轮廓误差控制的策略研究

针对机器人加工复杂曲面零件,提出一种面向加工轮廓误差的控制策略。通过向量的形式定义了机器人加工任务的轮廓误差,结合双向搜索、斐波那契搜索和球面线性插补算法,对机器人轮廓误差进行了估计;在此基础上通过将加权轮廓误差分量补偿到机器人任务空间的速度指令中,设计了机器人加工任务的轮廓控制策略。实验结果表明：对于位置和姿态轮廓误差,估计值与真实值的差异非常小,且与单纯的跟踪控制相比,位置和方向轮廓平均误差大约降低了30%,验证了所提加工轮廓误差控制策略的有效性。     

基于神经网络的工业机器人力控制研究

针对工业机器人夹持工件进行磨削时的力控制问题,提出一种基于神经网络算法的机器人力控制方法,搭建一套工业机器人磨削系统,并在Visual Studio软件环境下开发了相应的上位机软件。通过分析神经网络算法的原理,设计神经网络结构,使用从实际磨削过程中获得的训练数据对神经网络进行训练;将力传感器实时采集的力信号输出给训练好的神经网络模型,预测出机器人磨削加工的轨迹修正值并传给机器人,对磨削轨迹进行实时修正,从而实现工业机器人的间接力控制。最后,在搭建的工业机器人磨削系统上进行了力跟踪实验和钛合金试件磨削实验,验证了所提出的力控制方法和机器人磨削系统的有效性和实用性。     

基于数据库查询的工业机器人误差补偿方法研究

介绍了一种采用高精度测量机器人检测工业机器人末端误差,得到空间几何误差网格,建立空间误差数据库,工业机器人在其工作空间内工作时自动调用误差数据库的补偿值直接进行误差补偿的方法.不考虑机器人复杂的物理结构,不追溯误差源,将机器人视为一个黑箱结构,采用空间插值的方法直接进行误差补偿.     

基于神经网络的含间隙串联机器人误差控制仿真研究

串联机器人大规模应用于工业生产中,提高机器人精度成为一个重要课题。在串联机器人中,各构件通过刚性铰链串联,铰链间隙对机器人运动精度的影响不可忽略。由于间隙对机器人运动的影响具有较强非线性,较难利用解析方法获得其逆运动学模型。利用遗传算法改进的神经网络建立含间隙串联机器人的逆运动学模型,并利用其构成内模控制,实现对含间隙串联机器人的控制。仿真结果证明,该控制方法具有一定的控制效果。     

行走机器人控制策略研究

针对设计任务，制作了行走机器人。首先研制了机器人的控制系统，机器人控制系统采用集散式控制方式，由1个上位机单片机和3个下位机单片机完成控制任务。根据机器人的使用特点，制定了机器人的控制策略，编写了机器人的控制程序。     

柔性臂工业机器人振动控制的研究

建立了柔性臂工业机器人动力学模型,基于可控规范形及LQR最优调节器求解了反馈增益矩阵,给出了计算伺服输入方法,比较了基于可控规范形所设计的控制器与基于LQR最优调节器所设计的控制器的性能.通过期望极点配置和参数计算,所设计的控制器能适应控制系统要求,仿真结果表明该方法有效.     

并联机器人电液伺服系统控制策略的研究

采用速度跟踪来控制六通道并联机器人的运行姿态,采用位置监控来保证点位精度,采用双自由度 PID 控制器,就微机控制并联机器人电液伺服系统的干扰抑制特性和抵抗参数变化的适应能力和系统的响应特性进行了仿真实验和参数优化。仿真结果表明,该系统既可满足对目标跟踪的品质要求,又可对系统的负载干扰进行有效的抑制,能够较好地满足并联机器人的控制要求。     

精密并联机器人运动轨迹规划的研究

对并联机器人末端轨迹的速度和位置规划算法进行了研究.基于并联机器人的运动学逆解模型和雅克比矩阵给出了各个杆位置和速度的算法.提出了采用梯形速度曲线的方法对并联机器人的末端轨迹速度进行规划.在笛卡尔空间内提出了直线和圆弧插补算法对并联机器人的末端轨迹的位置进行规划.以末端轨迹分别为直线和圆弧时进行了速度和位置规划并进行仿真分析.仿真分析结果表明:并联机器人的各个杆的位置和速度变化曲线与末端轨迹的位置和速度规划一致且光滑连续.该方法考虑了轨迹的位置和速度控制,简单实用,仿真结果为以后该机构的运动控制提供了依据.     

多关节工业机器人BSMC与EPCH协同优化控制

为了解决多关节工业机器人无法同时具有优越的快速性与准确性的问题,提出了反步滑模控制(BSMC)与误差端口受控哈密顿(EPCH)控制的协同优化控制策略。首先,分别设计了BSMC控制器与EPCH控制器;其次,采用基于机器人关节位置误差的高斯函数作为协同优化控制系数,使系统在BSMC与EPCH之间进行平滑切换,且进一步设计了协同优化控制策略,使多关节工业机器人能够兼具BSMC控制器与EPCH控制器的优点;最后,仿真实验结果表明,所提出的控制策略可以使机器人关节伺服系统同时具有快速的动态响应速度和准确的跟踪精度。     

工业机器人的三种新的控制技术

工业机器人的三种新的控制技术大连组合机床研究所姚志良主题词：工业机器人，控制技术随着工业机器人在生产中应用的不断扩大，日本ＦＡＮＵＣ公司针对工业机器人在实际使用中出现的新课题和问题，近期开发出了提高工业机器人动作性能的三项最新的控制技术，分别介绍如下...     

一种工业机器人多功能夹具

针对目前工业机器人通用夹具可靠性低、夹持精度不高、生产效率低等问题,设计了一种多功能夹具,该夹具由两爪部分和三爪部分组成,可以实现平面类及轴类零件的装夹,并且拆卸简单、定位精度高,空间利用率高,能够保证工业机器人的工作效率。     

机器人柔性关节前馈力/位混合控制策略研究

针对机器人关节柔性引起的轨迹跟踪误差问题和末端执行器残余振动现象,在PD反馈控制律基础上,提出一种基于柔体动力学模型的前馈力矩补偿控制算法和后置多模态自适应输入整形算法前馈力/位混合控制策略。建立六轴工业机器人柔体动力学简化模型,在不附加关节编码器和外设的情况下进行柔体动力学参数辨识,再将动力学模型改写为力矩计算方程,经计算得到前馈力矩并加入控制律中进行补偿;计算前馈力矩所用的期望轨迹需经过输入整形器处理,考虑机器人系统的时变性问题,采用后置多模态自适应输入整形算法对期望输入位移信号进行命令整形,从而抑制末端的残余振动现象。结果表明:所提出的前馈力/位混合控制策略能有效减少轨迹跟踪误差,抑制机器人末端的残余振动现象。     

6自由度工业机器人运动轨迹优化方法研究

针对工业机器人利用5次多项式规划出的轨迹连续但不光滑,导致其工作中产生机械冲击和振动的问题,提出一种5次多项式融合均匀5次B样条的轨迹规划方法。以埃夫特ER3A-C60型工业机器人为研究对象,基于标准D-H参数法建立其数学模型,利用Matlab Robotics Toolbox进行正逆运动学求解并验证了建立模型的正确性。在避开障碍物的前提下,分别在5次多项式的基础上融合均匀3次B样条和均匀5次B样条对机器人轨迹进行规划仿真,得出5次多项式融合均匀5次B样条规划后得到的关节角度、角速度、角加速度关于时间的变化曲线更为光滑,最终融合均匀5次B样条进行轨迹规划,并绘制出末端轨迹图,有效减少了各关节在工作中产生的机械冲击和振动,保证了运行的平稳性。     

一种球形滚动机器人纵向运动的控制策略研究

针对一种球形滚动机器人纵向运动的位置控制问题,提出一种基于有限时间滑模干扰观测器和双幂次组合函数趋近律的解耦滑模控制策略。所提出的控制策略不仅可以保证球形机器人的滚动性能,并且能够保持解耦滑模控制律的连续性。设计有限时间滑模干扰观测器对复合不确定性进行在线估计,并在此基础上得出机器人系统平衡摆角的估计。基于所得平衡摆角的估计,分别定义系统的各级滑模变量。借助所设计的有限时间滑模干扰观测器,基于第二级滑模变量和双幂次组合函数趋近律构造解耦滑模控制律。从理论上证明了所提出的控制策略能够确保各级滑模变量收敛至0,仿真实验结果验证了所提出的控制策略的控制性能和鲁棒性。     

一种高效的控制策略研究以及控制器开发环境

本文介绍一种基于ＭＡＴＬＡＢ的集控制策略的研究与控制器的开发于一体的集成开发环境，它充分利用了ＭＡＴＬＡＢ软件包中的各种资源，又将理论分析、仿真与实时控制有机地结合。可以将仿真算法自动转换成用于ＤＳＰ的可执行代码并能实时调整控制器的参数，使得进行控制策略研究的效率大大提高。同时对于提高开发控制器类产品的效率也具有重要意义。介绍了控制策略的优化过程，并结合该环境在气动位置伺服系统的控制策略研究中的应用。     

工业机器人网络控制与编程

随着生产自动化程度的不断提高 ,工业机器人由自动化单元的核心向标准自动化设备发展 ,机器人网络化成为必然趋势 ,而工业机器人的非开放性使得网络控制困难重重。本文对工业机器人网络控制进行了深入探讨 ,提出了服务器 -客户端结构的网络控制模式和基于G代码的机器人网络控制标准 ,解决了现有工业机器人的网络控制问题 ,并可通过普通的CAD/CAM软件实现工业机器人离线自动编程     

一种工业机器人离线编程应用设计

传统的工业机器人在线示教编程存在耗时过长,校点精度不足等缺陷,最终成果往往差强人意。本设计采用ERRobotStudio离线编程软件,将工业机器人和工件模型导入软件,实现图形轨迹创建、编辑、仿真运行、程序下载等功能,经过简单调试即可达到预期效果。     

一种开放式机器人控制器力/位混合控制的实现方法

针对机器人主动柔顺控制在工程中如何实现的问题,开发了一种开放式机器人控制器.此控制器采用"PC PMAC"的控制结构,利用伺服驱动器的两种不同的控制模式,提出了一种实用的力/位混合控制方案,给出了相应的硬件和软件的具体实现.实验表明,文章提出的力/位混合控制方法具有良好的稳定性和力控制精度.     

基于PC机的工业机器人控制平台

为了给编程人员创造一个良好安全的操作环境以及提高示教编程质量,以MOTOMAN-UP6机器人为研究对象,开发了一个基于PC机的工业机器人控制平台。采用面向对象技术对MO-TOCOM32库进行了封装,并基于封装库的公开接口和RS232串口通信协议,编写了MOTOMAN机器人控制平台的代码程序,定制了控制管理、视频监控、文件管理、机器人运动控制和示教编程等功能。经MOTOMAN-UP6机器人的控制实验验证,除了视频图像略有滞后外,工业机器人控制平台的各项功能均得以实现。