《現代機器人學:機械,規劃與控制》第十一章——機器人控制 11.0導言

根據任務和工作環境的不同,一個機械臂會展現出不同的行爲。它可以是單純的位置控制,比如把一個物體從一個地方搬運到另一個地方,或者是帶着一個顏料噴槍跟蹤一個軌跡;它也可以是一個力控制,比如用配備有飛輪的機器人給零件拋光。另外在一些諸如在黑板上寫字的特殊的任務中,機器人必須被控制着往特定方向施加特定大小的力。還有一些應用中我們或許需要機器人在被施加力的時候展現出像彈簧,阻尼器或是配重呈現出來的響應。

在上述案例中,正是在機器人控制器的幫助下才能根據我們的任務需求讓執行器輸出對應的力和扭矩。要完成上述任務需要用到的控制分別有:運動控制,力控制,力和運動混合控制以及阻抗控制。上述控制只有在特定任務和環境下才有意義,比如說力控制,只有當末端執行器在接觸某件物體時力控制纔有意義,在自由空間是無法進行力控制的。就算不考慮環境的話,我們也會受到機械結構帶來的限制。比如:機器人不能在同樣的方向上獨立控制力和運動,當機器人開始跟隨一個運動時,末端執行器的力就已經隨之確定好了;當機器人對物體施加一個力的時候,機器人的動力學結構和環境就已經確定好了機器人的運動。

一旦我們確定了任務環境和我們的控制目標,我們可以使用反饋控制來實現我們的目的。反饋控制使用位置,速度,以及力傳感器來感應機器人的實際運動情況,將其與目標運動行爲進行對比。然後根據對比結果調整控制信號發送給執行機構。反饋幾乎運用在所有的機器人系統。

本章我們關注於

  1. 針對運動控制的反饋控制
  2. 力控制
  3. 力和運動混合控制
  4. 阻抗控制
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