機(jī)器人的力控制ppt課件-資料下載頁
2025-01-13 13:59本頁面
【正文】 是雅可比矩陣； 是位置通道的積分系數(shù)； 是位置和速度通道的選擇矩陣。 是關(guān)節(jié)位置矢量； qp?JppKpC? ? ? ? ? ?11 ()p p p p i p d p d p dK K s J C x T q K J C x J q? ??? ? ? ? ?是位置通道的比例系數(shù)； piK是速度通道的比例系數(shù)； pdK是關(guān)節(jié)位置矢量； q為期望速度； dx力控制部分 由 PI和力前饋兩個通道構(gòu)成。 PI通道以機(jī)器人末端期望的笛卡爾空間廣義力 作為給定，力反饋由力傳感器測量獲得。利用雅可比矩陣，將笛卡爾空間的力偏差轉(zhuǎn)換為關(guān)節(jié)空間的力偏差，經(jīng)過 PI運算后作為關(guān)節(jié)控制力或力矩的一部分。 力前饋通道直接利用雅可比矩陣將 轉(zhuǎn)換到關(guān)節(jié)空間，作為關(guān)節(jié)控制力或力矩的一部分。力前饋通道的作用是加快系統(tǒng)對期望力 的響應(yīng)速度。 為力控制部分各個分量的選擇矩陣，用于對各個分量的作用大小進(jìn)行選擇。 fCdFdFdF力控制部分產(chǎn)生的關(guān)節(jié)空間力或力矩，見式（ 45） 其中： 機(jī)器人關(guān)節(jié)空間的力或力矩是位置 /速度控制部分和力控制部分產(chǎn)生的力或力矩之和。 pf? ? ???（ 45） 為期望的機(jī)器人末端在笛卡爾空間的廣義力； dF為機(jī)器人末端當(dāng)前的廣義力； F是力控制部分產(chǎn)生的關(guān)節(jié)空間力或力矩； 是力通道的積分系數(shù)； 是力控制部分的選擇矩陣。 f?fpKfC? ? ? ?TTf fp fi f d fb f dK K s J C F K F J C F? ? ? ? ?是力通道的比例系數(shù)； ftK為測量得到的廣義力； fbKF（ 46） 改進(jìn)的 RC力和位置混合控制 圖 5所示的力和位置混合控制方案，未考慮機(jī)械手動態(tài)耦合影響，在工作空間的某些奇異位置上出現(xiàn)不穩(wěn)定。圖 6為改進(jìn)的 RC力和位置混合控制方案。 圖 6. 改進(jìn)的 RC力位混合控制 其改進(jìn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）考慮機(jī)械手的動態(tài)影響，并對機(jī)械手所受的重力、哥氏力和向心力進(jìn)行補(bǔ)償。如圖 6中的 ，以及位置 /速度 /加速度控制部分增加的慣量矩陣 。 （ 2）考慮力控制系統(tǒng)的欠阻尼特性，在力控制回路中加入阻尼反饋，以消弱振蕩因素。如圖 6中的 通道，其信號取自機(jī)器人的當(dāng)前速度 。 （ 3）引入加速度前饋，以滿足作業(yè)任務(wù)對加速度的要求，也可使速度平滑過渡。考慮 的時變性，對式（ 2205）求一階導(dǎo)數(shù)，并根據(jù)式（ 2205）利用 表示 ，得到式（ 47）。 （ 47） 將式（ 47）中的 用 替換，經(jīng)整理得到 的表達(dá)式。 ( , ) ( )C q q g q??HTfd fK J Cx1x J q J q J q J J x?? ? ? ?x qJdxx dq （ 48） 因此，加速度前饋在圖 6中由兩個通道組成，即 和 通道。 ? ?11ddqd J x J J x????1 pdJ C x?11 pdJ JJ C x??T fJ K P（ 4）引入環(huán)境力的作用，以適應(yīng)彈性目標(biāo)對機(jī)器人剛度的要求。如圖 6中所示的 通道。 改進(jìn)后的 RC力位混合控制方案由三大部分組成，分別為 位置 /速度 /加速度控制部分 、 力控制部分 和 動態(tài)補(bǔ)償部分 。 （ 49） 位置 /速度 /加速度控制部分產(chǎn)生的關(guān)節(jié)空間力或力矩，見式（ 49）。 fC? ? ? ? ? ?? ?1111? ()p p p p i p d p d p dTp d p d fd fH K K s J C x T q K J C x J qJ C x J J C x K J C J q? ?????? ? ? ? ? ????? ?fdK位置 /速度 /加速度控制部分 由 4個通道構(gòu)成，分別為位置通道、速度通道、加速度前饋通道和阻尼通道。位置通道、速度通道和加速度前饋通道采用 作為各個分量的選擇矩陣，阻尼通道采用 作為各個分量的選擇矩陣。 pC其中， 為阻尼通道的比例系數(shù)； 為期望的加速度。 dx（ 50） 力控制部分產(chǎn)生的關(guān)節(jié)空間力或力矩，見式（ 50）。 ( , ) ( )h C q q g q? ??fCp f h? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ()T T Tf fp fi f d fb f d f eK K s J C F K F J C F J K P x x? ? ? ? ? ? ?力控制部分 由期望力前饋通道、 PI通道和環(huán)境力通道構(gòu)成。期望力前饋通道和 PI通道采用 作為各個分量的選擇矩陣。 動態(tài)補(bǔ)償部分產(chǎn)生的關(guān)節(jié)空間力或力矩，見式（ 51）。 （ 51） 機(jī)器人關(guān)節(jié)空間的力或力矩是位置 /速度 /加速度控制部分、力控制部分和動態(tài)補(bǔ)償部分產(chǎn)生的力或力矩之和。 （ 52）
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