工业机器人的连续轨迹和速度控制方法及其比较

第18卷第3期           上海铁道大学学报(自然科学版)            Vol.18,No.3工业机器人的连续轨迹和速度()

:、分解速度法和带校正环的绝对增量法等三种工业机器

,并以RTXSCARA型机器人为对象进行对比模拟,指出绝对增量法是

在当前技术条件下较理想的连续路径和速度控制法。

关键词:工业机器人,伺服控制,运动控制,模拟

分类号:TP242.23     3     3

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工业机器人的连续轨迹和速度控制方法及其比较

引言

工业机器人自50年代末诞生至今,已在工业生产中得到广泛应用,目前已进入第三代机器人,即智能机器人的研究开发阶段。从工业应用的角度来看,不管哪一种机器人,最终都要求其末端执行器能在工艺环境中沿要求的轨迹、速度运动。对此,需要机器人的各关节具有闭环伺服控制器,做到这一点在原理上并无困难;而问题的关键是如何产生正确的运动指令输入伺服控制器。无论智能的或非智能的机器人,要产生运动指令都须完成下列三项任务:①在机器人工作的空间坐标系中指定机器人必须达到的一系列节点(位置和姿态);②给定二相邻点间的路径;③以系统规定的采样周期对路径采样并将数据输入控制器。前两项任务称路径规划,第一代机器人多用示教盒或人工引导执行器示教来完成。为了不占用机器人的工作时间,现代机器人越来越多地采用离线编程的方法完成该项工作。第三项任务称为插值,由路径插值器来完成。

由于机器人的驱动和控制都在关节空间中完成,它在笛卡儿空间中的运动参数必须在一个采样周期中及时转换成各关节的运动参数。对此,有三种转换方法可供选择:

(1) 用逆运动学法把节点的位置和速度由笛卡儿空间转换到关节变量空间,然后对每个关节分别用低次多项式逐项拟合各节点,构成光滑的关节路径。运动时对关节路径实时采样即可得控制器的输入信号。

(2) 应用由Whitney首先提出的分解运动速度控制法[1]。该法把描述机器人手部运动的笛卡儿速度矢量经由逆雅可比矩阵变换成各关节的速度,并以此作为关节控制的输入信号。

收稿日期:1996-12-03

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