东南大学：《机器人原理及应用（机器人学）》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 机械手的控制 Control of Robotic Manipulator

东南大学远程教育 机器人技术 第十三讲 主讲教师:王兴松

东南大学远程教育 机器人技术 第 十三 讲 主讲教师：王兴松

机械手的控制 Control of Robotic Manipulator 3.1机械人系统的构成 32传递函数和方框图 3.3PID控制 3.4机械手的位置控制 3.5机械手的力控制 3.6其他控制方式简介

机械手的控制 Control of Robotic Manipulator 3.1 机械人系统的构成 3.2 传递函数和方框图 3.3 PID控制 3.4 机械手的位置控制 3.5 机械手的力控制 3.6 其他控制方式简介

Robotics控制 3.1机械人系统的组成 3.1.1机械人系统示意 机器人的功能: ①动作和运动的控制 ②末端操作器/手爪的 轨迹和力的再现 ③运动状态显示 力觉传感器 参数设定功能 示教盒 对象物 机械手 (机器人手臂) 控制器 环境 图31机器人系统的示例

Robotics控制 3.1 机械人系统的组成 3.1.1 机械人系统示意 机器人的功能： ①动作和运动的控制 ②末端操作器/手爪的 轨迹和力的再现 ③运动状态显示、 参数设定功能

Robotics控制 3.1机械人系统的组成 3.1.2机械人框图 示教盒 电机转角关节角 力觉传感器 「减速器 DIO DIO 叫连杆|末端执行器 CPU D/A 末级前置 电机/电机转矩 放大器 编码器 山计数器 A/D 传感器用1 运算部分 控制部分 操作部分 图3.2机器人系统的硬件构成示例

Robotics控制 3.1 机械人系统的组成 3.1.2 机械人框图

Robotics控制 3.2传递函数和方框图 32.1传递函数 Q=C Ri+ C RCeo +eo =e 图3.3RC电路 RCseo(s)+eo(s=e,(s) eos K G( e1(s))Ts+1 T= RC K=1 0(t<0) o=k( 1(t≥0) 图3.4一阶系统的阶跃响应

Robotics控制 3.2 传递函数和方框图 3.2.1 传递函数 Q = Ce0 0 1 Ri + e = e 0 0 1 RCe  + e = e ( ) ( ) ( ) 0 0 1 RCse s + e s = e s ( ) 1 ( ) ( ) 1 0 + =        = Ts K e s e s G s A T = RC, K = 1      = 1 ( 0) 0 ( 0) 1 t t e (1 ) / 0 t T e K e − = −

Robotics控制 3.2传递函数和方框图 32.1传递函数 mi+di+ kx=f msx(s)+dsx(s)+kx(s)=f(s) 图3.5质量·弹簧·阻尼系统 x(s) B (S K02 f(s) ms2+ds+k S2+250, s+O K 2√mk 0(t<0)

Robotics控制 3.2 传递函数和方框图 3.2.1 传递函数 m  x  + dx  + k x = f ( ) ( ) ( ) ( ) 2 ms x s + dsx s + k x s = f s 2 2 2 2 2 1 ( ) ( ) ( ) n n n B s s K f s m s ds k x s G s     + + = + + =        = k K 1 = mk d m k n 2  = ,  =      = 1 ( 0) 0 ( 0) t t f

Robotics控制 3.2传递函数和方框图 32.1传递函数 e K sin( o L-t+tan (21) 图3.6二阶系统的阶跃响应

Robotics控制 3.2 传递函数和方框图 3.2.1 传递函数               − − −      + − − − − + =          − − + − − = − − − − − − − ( 1) ( 1) ( 1) 2 1 1 {1 (1 )} ( 1) ) ( 1) 1 sin( 1 tan 1 1 2 1 2 1 2 2 2 1 2 2 2                      t t t n t n t n n n n n e e e K K e t t e K x

Robotics控制 3.2传递函数和方框图 32.1传递函数 Mqm+ dq T= Ki L-+ri+ b MD = K 00-Mw K Im=(vm-kiqm (a)接线图 R (b)等效电路图 图37直流伺服电机

Robotics控制 3.2 传递函数和方框图 3.2.1 传递函数 Mqm Dqm m  +  = K i m = t  b m Ri v v dt di L + + = b Kb qm v =  L=0 ( ) 1 m m Kb qm v R K  = − 

Robotics控制 32传递函数和方框图 3.2.1传递函数 RM RD 在qm+ +K K a( K K G(s) Vm(s) RM +(RD+K,Kn)s S(Ts+D) K KI R T RD+ K,Kb rd+KK b

Robotics控制 3.2 传递函数和方框图 3.2.1 传递函数 m b m m t K q v K RD q K RM =         + +  1 ( ) ( ) ( 1) ( ) ( ) 1 2 1 + = + + = = s Ts K RM RD K K s K v s q s G s m s b m RD K Kb K K 1 1 + = RD K Kb RM T + 1 =

Robotics控制 3.2传递函数和方框图 3.2.2方框图 Z(S u(s) G(s) z() (a)传递方框 (b)加合点 (c)引出点 图3.8方框图的基本单元 K (a)比例元件 (b)积分元件 (c)微分元件 图3.9传递方框图示例

Robotics控制 3.2 传递函数和方框图 3.2.2 方框图