機(jī)器人的力控制ppt課件(參考版)
2025-01-16 13:59本頁(yè)面
【正文】 （ 52） 。 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償部分產(chǎn)生的關(guān)節(jié)空間力或力矩，見(jiàn)式（ 51）。 ( , ) ( )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。 pC其中， 為阻尼通道的比例系數(shù)； 為期望的加速度。 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(gè)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。 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(dòng)態(tài)補(bǔ)償部分 。 ? ?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(duì)機(jī)器人剛度的要求。 （ 47） 將式（ 47）中的 用 替換，經(jīng)整理得到 的表達(dá)式。 （ 3）引入加速度前饋，以滿(mǎn)足作業(yè)任務(wù)對(duì)加速度的要求，也可使速度平滑過(guò)渡。 （ 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。 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(gè)方面： （ 1）考慮機(jī)械手的動(dòng)態(tài)影響，并對(duì)機(jī)械手所受的重力、哥氏力和向心力進(jìn)行補(bǔ)償。 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(cè)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(dòng)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。 fCdFdFdF力控制部分產(chǎn)生的關(guān)節(jié)空間力或力矩，見(jiàn)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。力前饋通道的作用是加快系統(tǒng)對(duì)期望力 的響應(yīng)速度。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(guò) PI運(yùn)算后作為關(guān)節(jié)控制力或力矩的一部分。 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(gè)通道構(gòu)成。 為位置 /速度控制部分各個(gè)分量的選擇矩陣，用于對(duì)各個(gè)分量的作用大小進(jìn)行選擇，表現(xiàn)在機(jī)器人末端為各個(gè)分量的柔順性不同。同樣地，速度通道利用雅可比矩陣，將笛卡爾空間的速度偏差轉(zhuǎn)換為關(guān)節(jié)空間的速度偏差。利用雅可比矩陣，將笛卡爾空間的位姿偏差轉(zhuǎn)換為關(guān)節(jié)空間的位置偏差，經(jīng)過(guò) PI運(yùn)算后作為關(guān)節(jié)控制力或力矩的一部分。 圖 5. RC力位混合控制 位置 /速度控制部分 由位置和速度兩個(gè)通道構(gòu)成。 改進(jìn)的 RC力和位置混合控制 RC力和位置混合控制 力和位置混合控制可以劃分為： RC力和位置混合控制 圖 5所示的控制方案是由 Raibert和 Craig于 1981年提出的，稱(chēng)為RC力和位置混合控制。 越大，末端的柔順性越大。這說(shuō)明，在環(huán)境剛度與機(jī)械手阻力間的組合作用下，系統(tǒng)能夠達(dá)到平衡狀態(tài)。由此可見(jiàn)，當(dāng) 且 時(shí)， ， 。當(dāng) 時(shí)，機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)， 。 xe ee x x??ex由于 且 ，根據(jù) Lyapunov穩(wěn)定性定理，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 xde x x??對(duì)式（ 39）求導(dǎo)數(shù)，并將式（ 38）代入，得 ()T T T T Tx p x p x D x f x e x e f x eV e K e q J K e K e K P e q Cq e K e??? ? ? ? ? ???考慮 和 為常數(shù)的情況。 ? ?( ) ( )T p d d d f eH q Cq J K x x K x x K P x x??? ? ? ? ? ? ???0exx?? 為驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，建立式（ 39）所示的正定 Lyapunov函數(shù)。另外，當(dāng)機(jī)器人處于奇異位置時(shí)， 。 fK ex （ 38） 將式（ 37）代入式（ 25）中，如果重力補(bǔ)償項(xiàng) 能夠完全補(bǔ)償重力項(xiàng) ，則動(dòng)力學(xué)方程轉(zhuǎn)變?yōu)槭剑?38）
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1