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工业机器人控制系统 工业机器人的组成及工作原理（控制概述） 1.1 工业机器人的基本组成 1.2 工业机器人的工作原理及技术参数 1.3 工业机器人控制技术概述 1 工业机器人控制系统 工业机器人的组成及工作原理（控制概述） 11.1 工业机器人的基本构成主要由机器人本体、控制器、示教器三大部分组成。
21.1工业机器人的基本部件主要由机器人本体、控制器和示教器组成。六轴垂直多关节机器人简化机械结构图。
●S轴（旋转） ●L轴（下臂倾斜） ●U轴（上臂倾斜） ●R轴（手臂摆动） ●B轴（手腕俯仰） ●T轴（手腕旋转） 工业机器人
3 六轴立式多关节机器人机械结构简化图 ●S轴（回转）机器人关节？ 4个机器人关节？ 4、控制器是根据指令和传感器信息控制机器人完成一定动作或任务的装置。它是决定机器人功能和性能的主要因素。它也是机器人系统中更新和发展最快的部分。其基本功能为：示教、记忆、位置伺服、坐标设定。发展层次：封闭式、开放式、混合式。
【目前基本都是封闭系统（如日本系统）或混合系统（如欧洲系统）】 控制方式：集中控制和分布式控制。
机器人控制器 5 控制器根据指令和传感器信息控制机器人完成一定的动作或任务。工业机器人电动伺服系统的总体结构是三个闭环控制，即电流环、速度环和位置环。一般来说，对于交流伺服驱动器来说，可以通过设置其内部功能参数来实现位置控制、速度控制、扭矩控制等各种功能。
集中控制系统结构？ ？ ？组织层（作业控制） 协调层（运动控制） 执行层（驱动控制） 6 工业机器人电动伺服系统的总体结构为三闭环控制，即电流环、速度分布式控制系统结构 7 分布式控制系统结构7KRC4 性能参数：均为总线形式
处理器 KUKA（工业）PC (2.6GHZ
) 微软操作系统
XP控制轴数：8个交流伺服电机驱动器
与外围设备的通讯接口：，
,,,
编程与控制 KUKA 示例：KUKA 工业机器人控制器 性能参数： 示例：KUKA 工业机器人控制器 KRC48 示例：电装（DENSO）机械手系统的构成 9 示例：电装（DENSO）机械手系统的构成 91 感觉系统由以下部分组成：内部传感器模块和外部传感器模块以获得有关内部和外部环境条件的有意义的信息。 2 智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能性。 3、智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能性。 4 对于一些特殊信息，传感器比人类感觉系统更有效。感知系统 101 感知系统由内部传感器组成 2 个智能传感器的使用提高了 3 个智能传感器的使用
1、机器人的工作原理 机器人的工作原理是一个比较复杂的问题。简单来说，机器人的原理就是模仿人类的各种身体动作、思维方式以及控制和决策能力。从控制的角度来看，机器人可以通过以下四种方式来实现这一目标。 “示教再现”方式：通过“示教盒”或“手拉手”来教机械手如何移动。控制器记忆示教过程，然后机器人根据记忆一遍又一遍地重复示教动作，如喷涂机器人。 1.2 工业机器人工作原理及技术参数 11 1. 机器人工作原理 1.2 工业机器人“可编程控制”方式：工作人员根据机器人的工作任务和运动轨迹提前编写控制程序，然后将控制程序输入到机器人中。机器人控制器，启动控制程序，机器人将一步步完成程序规定的动作。如果任务发生变化，只需修改或重写控制程序即可，非常灵活方便。大多数工业机器人以前两种方式工作。 “遥控”方式：人类利用有线或无线遥控器，控制机器人在人类难以到达或有危险的地方完成一定的任务。如防暴机器人、军用机器人、在核辐射、化学污染环境下工作的机器人等。 “自主控制”方式：是机器人控制中最先进、最复杂的控制方式。它要求机器人具有在复杂的非结构化环境中识别环境并做出自主决策的能力，即必须具有人类的某些智能行为。 12、“可编程控制”方式：工作人员根据机器人的工作任务和运动轨迹提前控制机器人。
示教与再现 示教与再现分为示教、存储、再现和操作四个步骤。教学：有两种方法：（1）直接教学——动手教学； (2)间接教学-教学盒控制。存储：保存教学信息。再现：根据需要，读出存储的示教信息，向机器人发出指令，进行重复动作。 13 教学再现 13
控制信息 顺序信息：各种动作单元（包括机械手和外围设备）按照动作顺序的设定和检测。位置信息：操作之间每个点的坐标值，包括手在该点的姿势，通常统称为姿势（POSE）。时间信息：每个序列动作所需的时间，即机器人完成每个动作的速度。 14 控制信息 二、工业机器人技术参数
表征机器人特性的基本参数和性能指标主要包括工作空间、自由度、有效负载、运动精度、运动特性、动态特性等。
(1)工作区()
工作空间是指机器人手臂特定部位在一定条件下所能到达的空间位置的集合。工作空间的形状和大小反映了机器人的工作能力。了解机器人的工作空间时需要记住以下几点：
(2)有效负载()
有效负载是指机器人机械臂臂端可承载的物体重量或机器人机械臂工作时所能承受的力或力矩，用于表示机械臂的负载能力。
(3)运动精度()
机器人机械系统的精度主要涉及位姿精度、重复位姿精度、轨迹精度、重复轨迹精度等。
(4)运动特性(Sped)
速度和加速度是机器人运动特性的主要指标。
(5)动力特性结构的动力参数主要包括质量、转动惯量、刚度、阻尼系数、固有频率和振型等。 162.工业机器人技术参数
代表机器人特性的基本参数和性能指标。工作精度可以通过三个参数来衡量：精密度、正确性和准确度。包括定位精度和重复定位精度。定位精度（）：指机器人末端参考点实际到达的位置与需要到达的理想位置的差值。重复性（）或重复精度：指机器人重复到达某一目标位置的能力的差异程度。或者在同一位置指令下，机器人连续多次重复其位置分散。它测量一列错误值的密度，即重复程度。 oo17工作精度可以用三个参数来衡量：精度、正确性、准确度。包括固定精度和重复性，哪个更重要？
精度 机器人到达指定点的准确度（与驱动和传感的分辨率有关）。 （可预测和可纠正）
重复精度
机器人的动作会重复多次，以准确地到达同一位置。 （随机误差范围不能消除）任务机床上下料冲床上下料点焊模具锻造喷漆装配测量弧焊重复精度±（0.05~1）±1±1±0.1～2±3±（ 0.01～0.5）±（0.01～0.5）±（0.2～0.5）？ 18 精度和重复性，其中重要的任务是机床上下料、冲床上下料、点焊、模锻、喷漆分辨率
是指机器人各轴所能达到的最小移动距离或最小旋转角度。精度和分辨率没有必然关系。反馈尺实际位置重复精度分辨率TBRU给定位置
分辨率、准确度和重复性之间的关系 19、精确控制分辨率反馈标尺实际位置的目的是使被控对象产生控制器所期望的行为。控制的基本条件是了解被控对象的特性。控制的本质是控制输入驱动器输出扭矩X 模型输出被控对象Y 目的输入X 输出Y？ ？ ？ 1.3 工业机器人控制技术概述 20 控制目的输入 机器人控制中的两个问题： 21. 机器人技术与控制学科的关系 22. 机器人技术与控制学科的关系 22. 被控对象的模型如何处理可以准确知道，但是模型变了？如果模型的变化可以预测，则X1/P(T)P(T)Y开环预测控制。如果模型的变化能够实时识别，则X1/P(T)P(T)Y标识符开环识别控制。 23、如果可以准确知道被控对象的模型，但模型发生了变化怎么办？如果用被控对象的实际输出构成某种评价标准来修正控制器的输入信号，使被控对象的输出接近期望值——闭环反馈控制的特性（数学模型）控制对象不能完全确定或根本不能确定。如果你确定的话该怎么办？最常用的评价标准是输入与输出（期望输出与实际输出）之间的偏差。例如：24 用被控对象的实际输出形成一定的评价标准来修正控制器的输入信号。根据期望控制量分为： 位置控制和力控制 位置控制 单关节位置控制（位置反馈、速度反馈、加速度反馈） 多关节位置控制 分解运动控制（） 集中控制（） 力控制 直接力控制（）阻抗控制（）力位置混合控制（/）25分为：位置控制和力控制位置控制单关节位置控制（智能控制方法模糊控制）自适应控制（）最优控制（）神经网络 () 模糊神经网络 ()
26 智能控制方法 模糊控制（） 21、机器人位置控制任务分类： 点控制——PTP（）：只考虑起点和终点位置，而不考虑两点之间的运动路径的控制方法。适用于装卸、点焊、运输等；连续路径控制——CP()：机器人不仅需要以一定的精度到达目标点，而且对其运动的轨迹形式也要求有一定的精度范围。 （如弧焊、喷漆机器人） 2.位置控制方式：关节空间控制结构 直角坐标空间控制结构 机器人的位置控制 271.机器人位置控制任务分类： 2.位置控制方式：机器人位置 机器人的力控制 简介力控制 直接力控制（） 间接力控制（） 28 机器人的力控制 力控制简介 281. 力控制简介 目的：控制机器人的各个方面 关节允许其末端表现出一定的力或力矩特性。分类
直接力控制（）PID控制
间接力控制（） 被动柔顺性（变刚度） 主动柔顺性（阻抗控制） 291.力控制简介 目的：控制机器人的各个关节，使其末端表现出一定的力。为什么要用力来控制轴孔配合呢？ 30为什么要用力来控制轴孔配合？ 30 形状适应性 31 形状适应性 31 接触碰撞 32 接触碰撞 32 直接力控制功能：实现机器人与环境之间力的精确控制 示例：力的 PI 控制方法 特点：直接力控制具有力环，直接控制33 直接力控制功能：实现机器人与环境之间力的精确控制 特点： 直接力 间接力控制 分类： 主动柔量-阻抗控制；被动柔顺-变刚度 特点：间接力控制（阻抗控制、力/位置混合控制）【通过控制位置实现力控制，没有明确的力环】 34 中间力控制分类：主动柔顺-阻抗控制；被动柔顺-变刚度 特点： 阻抗控制分类差异 内环35 阻抗控制分类差异 内环35 被动柔顺控制目的： 基于安全考虑 阿西莫夫三定律： 1950年，美国作家艾萨克·阿西莫夫首先使用了“”，即、科幻小说《我，机器人》中的“机器人”。阿西莫夫提出“机器人三定律”：1）机器人不应该伤害人类，也不应该在人类受到伤害时袖手旁观； 2）机器人应服从人类命令，但违反第一命令的除外； 3）机器人应该能够保护自己，但与第1条相冲突的除外。 36 被动合规控制目的：基于安全考虑 36 工业机器人通常远离人。当人们进入其工作范围时，就会造成意外伤害。 37 工业机器人通常距离人类较远。当人们进入其工作范围时，就会造成意外伤害。 37 与人交互 安全第一 38 与人交互安全第一 38 人形角度的刚度变化 39 人形角度的刚度变化 39 人体关节结构前臂肘关节 40 人体关节结构前臂肘关节40 仿生机器人关节 41 仿生机器人关节 41 建议、反馈、作业提交： 课件下载（不可传播）：
[密码：]!42 建议反馈、作业提交：!42 工业机器人控制系统 工业机器人组成及工作原理（控制概述） 1.1 工业机器人基本组成 1.2 工业机器人工作原理及技术参数 1.3 工业机器人控制技术概述 43工业机器人控制系统 工业机器人组成及工作原理（控制概述） 11.1 工业机器人的基本组成主要由机器人本体、控制器、示教器三大部分组成。
441.1工业机器人的基本构成主要由机器人本体、控制器、示教器组成。六轴垂直多关节机器人简化机械结构图。
●S轴（旋转） ●L轴（下臂倾斜） ●U轴（上臂倾斜） ●R轴（手臂摆动） ●B轴（手腕俯仰） ●T轴（手腕旋转） 工业机器人
45 六轴立式多关节机器人机械结构简化图 ● S轴（摆动）机器人关节？ 46个机器人关节？ 4、控制器是根据指令和传感器信息控制机器人完成一定动作或任务的装置。它是决定机器人功能和性能的主要因素。它也是机器人系统中更新和发展最快的部分。其基本功能为：示教、记忆、位置伺服、坐标设定。发展层次：封闭式、开放式、混合式。
【目前基本都是封闭系统（如日本系统）或混合系统（如欧洲系统）】 控制方式：集中控制和分布式控制。
机器人控制器47 控制器根据指令和传感器信息控制机器人完成某些动作或任务。工业机器人电动伺服系统的总体结构是三个闭环控制，即电流环、速度环和位置环。一般来说，对于交流伺服驱动器来说，可以通过设置其内部功能参数来实现位置控制、速度控制、扭矩控制等各种功能。
集中控制系统结构？ ？ ？组织层（作业控制） 协调层（运动控制） 执行层（驱动控制） 48 工业机器人电动伺服系统总体结构为三闭环控制，即电流环和速度分布式控制系统结构 49 分布式控制系统结构7KRC4性能参数：均为总线形式
处理器 KUKA（工业）PC (2.6GHZ
) 微软操作系统
XP控制轴数：8个交流伺服电机驱动器
与外围设备的通讯接口：，
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编程与控制 KUKA 示例：KUKA 工业机器人控制器性能参数： 示例：KUKA 工业机器人控制器 KRC48 示例：电装（DENSO）机械手系统的构成 51 示例：电装（DENSO）机械手系统的构成 91 感觉系统由以下部分组成：内部传感器模块和外部传感器模块以获得有关内部和外部环境条件的有意义的信息。 2 智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能性。 3、智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能性。 4 对于一些特殊信息，传感器比人类感觉系统更有效。感知系统 521 感觉系统由内部传感器组成 2 个智能传感器的使用提高了 3 个智能传感器的使用
1、机器人的工作原理 机器人的工作原理是一个比较复杂的问题。简单来说，机器人的原理就是模仿人类的各种身体动作、思维方式以及控制和决策能力。从控制的角度来看，机器人可以通过以下四种方式来实现这一目标。 “示教再现”方式：通过“示教盒”或“手拉手”来教机械手如何移动。控制器记忆示教过程，然后机器人根据记忆一遍又一遍地重复示教动作，如喷涂机器人。 1.2 工业机器人工作原理及技术参数 53 1. 机器人工作原理 1.2 工业机器人“可编程控制”方式：工作人员根据机器人的工作任务和运动轨迹提前编写控制程序，然后将控制程序输入到机器人中。机器人控制器，启动控制程序，机器人将一步步完成程序规定的动作。如果任务发生变化，只需修改或重写控制程序即可，非常灵活方便。大多数工业机器人以前两种方式工作。 “遥控”方式：人类利用有线或无线遥控器，控制机器人在人类难以到达或有危险的地方完成一定的任务。如防暴机器人、军用机器人、在核辐射、化学污染环境下工作的机器人等。 “自主控制”方式：是机器人控制中最先进、最复杂的控制方式。它要求机器人具有在复杂的非结构化环境中识别环境并做出自主决策的能力，即必须具有人类的某些智能行为。 54“可编程控制”方式：工作人员根据机器人的工作任务和运动轨迹提前控制机器人。
示教与再现 示教与再现分为示教、存储、再现和操作四个步骤。教学：有两种方法：（1）直接教学——动手教学； (2)间接教学-教学盒控制。存储：保存教学信息。再现：根据需要，读出存储的示教信息，向机器人发出指令，重复动作。 55教学再现13
控制信息 顺序信息：各种动作单元（包括机械手和外围设备）按照动作顺序的设定和检测。位置信息：操作之间每个点的坐标值，包括手在该点的姿势，通常统称为姿势（POSE）。时间信息：每个序列动作所需的时间，即机器人完成每个动作的速度。 56 控制信息 二、工业机器人技术参数
表征机器人特性的基本参数和性能指标主要包括工作空间、自由度、有效负载、运动精度、运动特性、动态特性等。
(1)工作区()
工作空间是指机器人手臂特定部位在一定条件下所能到达的空间位置的集合。工作空间的形状和大小反映了机器人的工作能力。了解机器人的工作空间时需要记住以下几点：
(2)有效负载()
有效负载是指机器人机械臂臂端可承载的物体重量或机器人机械臂工作时所能承受的力或力矩，用于表示机械臂的负载能力。
(3)运动精度()
机器人机械系统的精度主要涉及位姿精度、重复位姿精度、轨迹精度、重复轨迹精度等。
(4)运动特性(Sped)
速度和加速度是机器人运动特性的主要指标。
(5)动力特性结构的动力参数主要包括质量、转动惯量、刚度、阻尼系数、固有频率和振型等。 582. 工业机器人技术参数
代表机器人特性的基本参数和性能指标。工作精度可以通过三个参数来衡量：精密度、正确性和准确度。包括定位精度和重复定位精度。定位精度（）：指机器人末端参考点实际到达的位置与需要到达的理想位置的差值。重复性（）或重复精度：指机器人重复到达某一目标位置的能力的差异程度。或者在同一位置指令下，机器人连续多次重复其位置分散。它测量一列错误值的密度，即重复程度。 oo59的工作精度可以通过三个参数来衡量：精度、正确性、准确度。包括固定精度和重复性，哪个更重要？
精度 机器人到达指定点的准确度（与驱动和传感的分辨率有关）。 （可预测和可纠正）
重复精度
机器人的动作会重复多次，以准确地到达同一位置。 （随机误差范围不能消除）任务机床上下料冲床上下料点焊模具锻造喷漆装配测量弧焊重复精度±（0.05~1）±1±1±0.1～2±3±（ 0.01～0.5）±（0.01～0.5）±（0.2～0.5）？ 60级精度和重复性，其中重要任务是机床上下料、冲床上下料、点焊、模锻、喷漆分辨率
是指机器人各轴所能达到的最小移动距离或最小旋转角度。精度和分辨率没有必然关系。反馈尺实际位置重复精度分辨率TBRU给定位置
分辨率、准确度和重复性之间的关系 61 精确控制分辨率反馈标尺实际位置的目的是使被控对象产生控制器所期望的行为。控制的基本条件是了解被控对象的特性。控制的本质是控制输入驱动器输出扭矩X 模型输出被控对象Y 目的输入X 输出Y？ ？ ？ 1.3 工业机器人控制技术概述 62 控制输入的目的 机器人控制中的两个问题： 21. 机器人技术与控制学科的关系 64. 机器人技术与控制学科的关系 22. 机器人技术与控制学科的关系 22. 机器人技术与控制学科的关系被控对象可以准确获知，但模型会发生变化吗？如果模型的变化可以预测，则X1/P(T)P(T)Y开环预测控制。如果模型的变化能够实时识别，则X1/P(T)P(T)Y标识符开环识别控制。 65 可以准确知道被控对象的模型，但模型发生变化怎么办？如果用被控对象的实际输出构成某种评价标准来修正控制器的输入信号，使被控对象的输出接近期望值——闭环反馈控制的特性（数学模型）控制对象不能完全确定或根本不能确定。如果你确定的话该怎么办？最常用的评价标准是输入与输出（期望输出与实际输出）之间的偏差。例如：66利用被控对象的实际输出形成一定的评价标准来修正控制器的输入信号。根据期望控制量分为： 位置控制和力控制 位置控制 单关节位置控制（位置反馈、速度反馈、加速度反馈） 多关节位置控制 分解运动控制（） 集中控制（） 力控制 直接力控制()阻抗控制()力位置混合控制(/)67根据所需控制量分为:位置控制和力控制位置控制单关节位置控制(智能控制方法模糊控制()自适应控制()最优控制 () 神经网络控制 () 模糊神经网络控制 ()
68 智能控制方法 模糊控制（） 21、机器人位置控制任务分类：点控制——PTP（）：只考虑起点和终点位置，而不考虑两点之间的运动路径的控制方法。适用于装卸、点焊、运输等；连续路径控制——CP()：机器人不仅需要以一定的精度到达目标点，而且对其运动的轨迹形式也要求有一定的精度范围。 （如弧焊、喷漆机器人） 2.位置控制方式：关节空间控制结构 直角坐标空间控制结构 机器人的位置控制 691.机器人位置控制任务分类： 2.位置控制方式：机器人位置 机器人的力控制 简介力控制 直接力控制（） 间接力控制（） 70 机器人的力控制 力控制简介 281. 力控制简介 目的：控制机器人的各个方面 关节允许其末端表现出一定的力或力矩特性。分类
直接力控制（）PID控制
间接力控制（） 被动柔顺性（变刚度） 主动柔顺性（阻抗控制） 711.力控制简介 目的：控制机器人的各个关节，使其两端表现出一定的力。为什么要用力来控制轴孔配合呢？ 72为什么要用力来控制轴孔配合？ 30 形状适应性 73 形状适应性 31 接触碰撞 74 接触碰撞 32 直接力控制功能：实现机器人与环境之间力的精确控制 示例：力的 PI 控制方法 特点：直接力控制具有力环，直接控制75 直接力控制功能：实现机器人与环境之间力的精确控制 特点：直接力 间接力控制分类：主动柔量-阻抗控制；被动柔顺-变刚度 特点：间接力控制（阻抗控制、力/位置混合控制）【力控制是通过控制位置实现的，没有明确的力环】 76 间接力控制分类：主动柔顺-阻抗控制；被动柔顺-变刚度 特点： 阻抗控制分类差异 内环77 阻抗控制分类差异 内环35 被动柔顺控制目的： 基于安全考虑 阿西莫夫三定律： 1950年，美国作家艾萨克·阿西莫夫首先使用了“”，即、科幻小说《我，机器人》中的“机器人”。阿西莫夫提出“机器人三定律”：1）机器人不应该伤害人类，也不应该在人类受到伤害时袖手旁观； 2）机器人应服从人类命令，除非违反第一秩序的机器人； 3）机器人如果您应该能够保护自己，只是那些与第1。78条冲突的被动合规性控制目的的机器人：根据安全考虑，36工业机器人通常远离人们。当人们进入工作范围时，将造成意外伤害。 79个工业机器人通常离人很远。当人们进入工作范围时，将造成意外伤害。 37与人安全的互动是第一个优先级80安全是与人互动时的首要任务。38僵硬从人类的角度变化81刚度从类似人类的角度变化39人体关节肘部前臂关节82人体人体关节结构前臂肘接头40仿生机器人关节83仿生机器人关节41建议，反馈，作业提交：课程下载（不能传播）：
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发表于 2024-10-5 23:04:16
