工業(yè)機(jī)器人技術(shù)課程總結(jié)報(bào)告-資料下載頁(yè)
2025-08-03 03:42本頁(yè)面
【正文】 作臂手部沒(méi)有施加任何約束，很難弄清手部的實(shí)際路徑。碰撞第二種方法：路徑約束是在直角坐標(biāo)空間中給定的，而關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器是在關(guān)節(jié)空間中受控的。因此，為了得到與給定路徑十分接近的軌跡，首先必須采用某種函數(shù)逼近的方法將直角坐標(biāo)路徑約束轉(zhuǎn)化為關(guān)節(jié)路徑約束， 而后確定滿足關(guān)節(jié)路徑約束的參數(shù)化路徑。軌跡規(guī)劃既可以在直角空間中進(jìn)行，也可以在關(guān)節(jié)空間中進(jìn)行，但所規(guī)劃的軌跡函數(shù)都必須連續(xù)和平滑，使得操作臂的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。在關(guān)節(jié)空間進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，是將關(guān)節(jié)變量表示成時(shí)間的函數(shù)，并規(guī)劃它的一階和二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)；在直角空間進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，是將手部位姿、速度和加速度表示為時(shí)間的函 數(shù)，相應(yīng)的關(guān)節(jié)信息由手部信息導(dǎo)出。用戶：根據(jù)作業(yè)給出各個(gè)路徑節(jié)點(diǎn)，規(guī)劃器的任務(wù)包含：解變換方程、進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)反解和插值運(yùn)算等；在關(guān)節(jié)空間進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，大量工作是對(duì)關(guān)節(jié)變量的插值運(yùn)算。確定路徑點(diǎn)上的關(guān)節(jié)速度，可有以下三種方法規(guī)定：（1）根據(jù)工具坐標(biāo)系在直角坐標(biāo)空間中的瞬時(shí)線速度和角速度來(lái)確定每個(gè)路徑點(diǎn)的關(guān)節(jié)速度；（2）在直角坐標(biāo)空間或關(guān)節(jié)空間中采用適當(dāng)?shù)膯l(fā)式方法，由控制系統(tǒng)自動(dòng)地選擇路徑點(diǎn)的速度。（3）為了保證每個(gè)路徑點(diǎn)上的加速度連續(xù)，由控制系統(tǒng)按此要求自動(dòng)地選擇路徑點(diǎn)的速度。 方法（1），利用操作臂在此路徑點(diǎn)上的雅可比，把該點(diǎn)的直角坐標(biāo)速度映射為所要求的關(guān)節(jié)速度。當(dāng)然，如果操作臂的某個(gè)路徑點(diǎn)是奇異點(diǎn)，這時(shí)就不能任意設(shè)置速度值。按照方法（1）生成的軌跡雖然能滿足用戶設(shè)置速度的需要，但是逐點(diǎn)設(shè)置速度畢竟要耗費(fèi)很大的工作量。 因此，機(jī)器人的控制系統(tǒng)最好具有方法（2）和（3）的功能，或者二者兼而有之方法（2），系統(tǒng)采用某種啟發(fā)式方法自動(dòng)選取合適的路徑。方法（3），保證路徑點(diǎn)處的加速度連續(xù)——設(shè)法用兩條三次曲線在路徑點(diǎn)處按一定規(guī)則連接起來(lái)，拼湊成所要求的軌跡。約束條件：速度和加速度連續(xù)設(shè)所經(jīng)過(guò)的路徑點(diǎn)處的關(guān)節(jié)角度為qv，與該點(diǎn)相鄰的前后兩點(diǎn)的關(guān)節(jié)角分別為q0和q g 從0到 v的插值三次多項(xiàng)式為從q v到q g的插值三次多項(xiàng)式為兩個(gè)三次多項(xiàng)式的時(shí)間區(qū)間分別為[0,tf1]和[0, tf2]。對(duì)這兩個(gè)多項(xiàng)式的約束是：對(duì)于差值，對(duì)于給定的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的關(guān)節(jié)角度，可選擇直線插值函數(shù)來(lái)表示路徑的形狀。單純線性插值將導(dǎo)致在結(jié)點(diǎn)處關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度不連續(xù)，加速度無(wú)限大。 在每個(gè)結(jié)點(diǎn)的鄰域內(nèi)增加一段拋物線的緩沖區(qū)。 （線性函數(shù)+兩端拋物線函數(shù)）形成的軌跡= 帶有拋物線過(guò)度域的線性軌跡。拋物線對(duì)時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)為常數(shù)，不致在節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生速度跳躍，從而使整個(gè)軌跡上的位移和速度都連續(xù)笛卡爾空間規(guī)劃方法：作業(yè)是用操作臂終端抓手位姿的笛卡爾坐標(biāo)結(jié)點(diǎn)序列規(guī)定的結(jié)點(diǎn)是指表示抓手位姿的齊次變換矩陣。作業(yè)是用操作臂終端抓手位姿的笛卡爾坐標(biāo)結(jié)點(diǎn)序列規(guī)定的結(jié)點(diǎn)是指表示抓手位姿的齊次變換矩陣。 第七章主要學(xué)習(xí)了操作臂的控制。單關(guān)節(jié)的線性模型和控制主要為建立操作臂單個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的線性模型。推導(dǎo)傳遞函數(shù)和比例函數(shù)PD控制規(guī)律，SISO系統(tǒng)，MIMO系統(tǒng)，PID控制這一方程代表單關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)的輸入電壓與關(guān)節(jié)角位移之間的傳遞。單關(guān)節(jié)位置控制器中位置控制器的作用：利用電機(jī)組成的伺服系統(tǒng)使關(guān)節(jié)的實(shí)際角位移跟蹤期望的角位移。 方法：把伺服誤差作為電機(jī)的輸入信號(hào)，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾妷?，?gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。即同時(shí)也學(xué)到了單關(guān)節(jié)機(jī)器人的比例控制器是個(gè)二階系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)均為正時(shí)，總是穩(wěn)定的。 為了改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，減少靜態(tài)誤差，可以加大位置反饋增益kp和增加阻尼，再引入位置誤差的導(dǎo)數(shù)作為反饋信號(hào)。關(guān)節(jié)角速度常用測(cè)速電機(jī)測(cè)定，也可以用兩次采樣周期內(nèi)的位移數(shù)據(jù)來(lái)近似表示。而最后我們學(xué)習(xí)的軌跡跟蹤控制和抑制干擾對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定尤為重要。 最后，感謝蓋老師的敦敦教誨，您的課帶給我們很多歡樂(lè)，知識(shí)和見(jiàn)聞?，F(xiàn)在看待事物慢慢養(yǎng)成了從外表到本質(zhì)的習(xí)慣，這其中一部分得益于老師精細(xì)的思維方式和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。謝謝您！
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