第5章机器人控制.pptx

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1、5.1 工业机器人控制系统的特点 n运动控制是物体在空间、时间中的位置、速度、加速度和力的控制技术。n机器人是运动控制的典型代表。n工业机器人与传统机械有着很大的差异，主要表现：H速度高H精度高H控制范围广（一般速度控制比要求在1 1：1000010000以上。）n传统的、有效的单自由度机构的控制技术已远远不能满足机器人这样的特别对象。新的运动控制思想即在这种背景之下被提出。第1页/共59页5.1 工业机器人控制系统的特点 n不仅高速运动中突然停止时的位置精度要求高，而且还要求高精度地跟踪时变的速度与空间轨迹，对加速度和力也要进行高精度的控制。n机构多为开式串联结构，因此刚性差且具有多个固有振

2、动频带。与1kHz1kHz以上的单体机械和300Hz300Hz左右的机床相比，关节式多自由度机器人的机构共振频率多在5 530Hz30Hz范围内，航天机器人仅在1Hz1Hz以下并伴有强烈的高频过渡振荡现象。n负载以及各构件对各个回转轴的转动惯量，随机器人的位形而变，其变化幅度很大，一般可达4 48 8倍。n摩擦、传动间隙、检测精度等对机器人的高速、高精度的运动制约严重。机器人控制上的特殊要求机器人控制上的特殊要求第2页/共59页5.1 工业机器人控制系统的特点 机器人的结构是一个空间开链机构,需要多关节的运动协调。因此,其控制系统与普通的控制系统相比要复杂得多,具体有如下特点:(1)(1)机器

3、人的控制与机构运动学及动力学密切相关。经常要求正向运动学和反向运动学的解,还要考虑惯性力、外力(包括重力)、哥氏力及向心力的影响。(2)简单机器人至少要有35个自由度,比较复杂的机器人有十几个甚至几十个自由度。每个自由度包含一个伺服机构,它们必须协调 组成一个多变量控制系统。(3)机器人的协调控制以及“智能”,只能由计算机来完成。因此,机器人控制系统必须是一个计算机控制系统。(4)描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型,随着状态的变化,参数也在变化,变量间存在耦合。因此还要利用速度甚至加速度闭环。(5)机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成,因此存在一个“最优”的问题。根据传感

4、器和模式识别的方法获得的工况,自动选择最佳的控制规律。第3页/共59页精度、分辨率与位置重复精度精度、分辨率与位置重复精度 位置与轨迹位置与轨迹点位点位(PTP)(PTP)与连续与连续(CP)(CP)控制控制多轴协调控制多轴协调控制T TP P方式工业机器人的基本控制思想方式工业机器人的基本控制思想5.2 运动控制中的基本概念第4页/共59页精精度度常常常常容容易易和和分分辨辨率率、位位置置重重复复精精度相混淆。度相混淆。实际是三个不同的概念。实际是三个不同的概念。精度、分辨率与位置重复精度精度、分辨率与位置重复精度 第5页/共59页机机器器人人的的分分辨辨率率是是由由系系统统设设计计参参数数

5、所所决决定定，并受到位置反馈检测单元性能的影响并受到位置反馈检测单元性能的影响。分辨率又分为分辨率又分为编程分辨率编程分辨率与与控制分辨率控制分辨率。当当编编程程分分辨辨率率与与控控制制分分辨辨率率相相等等时时，系系统统性性能能达达到到最最高高。上上述述两两个个分分辨辨率率统统称称系系统统分分辨辨率率。分辨率分辨率 第6页/共59页编编程程分分辨辨率率是是指指程程序序中中可可以以设设定定的的最最小小距距离单位离单位，又称基准分辨率。，又称基准分辨率。例例如如：当当电电机机旋旋转转0.10.1度度，机机器器人人腕腕点点(手手臂臂尖尖端端点点)移移动动的的直直线线距距离离为为0 0.01mm01m

6、m时时，其基准分辨率为其基准分辨率为001mm01mm。编程分辨率第7页/共59页控控制制分分辨辨率率是是位位置置反反馈馈回回路路能能够够检检测测到到的的最小位移量最小位移量例例如如：若若每每周周(转转)1000)1000个个脉脉冲冲的的增增量量方方式式的的光光码码盘盘与与电电机机同同轴轴安安装装的的话话，则则电电机机每每旋旋转转0.360.36度度(360(360度度1000rpm)1000rpm)，光光码码盘盘就就发发出出一一个个脉脉冲冲，因因此此，0.360.36度度以以下下的的角角度度变变化化无无法法检检测测，该该系系统统的的控控制制分分辨辨率率为为0.360.36度。度。控制分辨率第

7、8页/共59页机机器器人人的的最最终终精精度度主主要要依依存存于于机机械械误误差差、控制算法控制算法与与系统分辨率系统分辨率。精精 度度 第9页/共59页机机械械误误差差主主要要产产生生于于传传动动误误差差、关关节节间间隙隙与与联联杆机构的杆机构的挠性挠性。传动误差是由传动误差是由轮齿误差轮齿误差、螺距误差螺距误差等等;关节间隙是关节处关节间隙是关节处轴承间隙轴承间隙、谐波齿隙谐波齿隙等等;连连杆杆的的挠挠性性，随随机机器器人人的的位位形形、负负载载的的变变化而变化。化而变化。精度精度机械误差第10页/共59页控控制制算算法法误误差差，主主要要指指能能否否得得到到直直接接解解的的算算法法和和

8、算算 法法 在在 计计 算算 机机 内内 的的 运运 算算 字字 长长 所所 造造 成成 的的“bit”(比特比特)误差误差。因因为为16位位以以上上CPU可可达达到到82位位以以上上浮浮点点运运算算，所所以以“bit”误误差差与与机机构构误误差差相相比比，基基本本可可以以忽略不计忽略不计。精度精度控制算法误差第11页/共59页分辨率的分辨率的系统误差可取系统误差可取1/21/2基准分辨率基准分辨率。理理由由是是基基准准分分辨辨率率以以下下的的变变位位我我们们既既无无法法编编程程又又无无法法检测，故误差的平均值可取检测，故误差的平均值可取1/21/2基准分辨率。基准分辨率。机器人的精度机器人的

9、精度1/21/2基准分辨率十机构误差。基准分辨率十机构误差。如如果果做做到到使使机机构构的的综综合合误误差差达达到到1/21/2基基准准分分辨辨率率，则则精精度分辨率。度分辨率。精度精度系统分辨率第12页/共59页位置重复精度是关于位置重复精度是关于精度的统计数据精度的统计数据。位置重复精度位置重复精度不受负载变化的影响不受负载变化的影响；通通常常用用位位置置重重复复精精度度这这一一指指标标作作为为示示教教再再现现方式工业机器人水平的方式工业机器人水平的重要精度指标重要精度指标。位置重复精度位置重复精度 第13页/共59页位置重复精度位置重复精度 R=0.1mm位置重复精度=0.1mm第14页

10、/共59页精度与位置重复精度的关系精度与位置重复精度的关系 第15页/共59页机型与精度等的关系机型与精度等的关系 第16页/共59页直角坐标形机器人 其直线距离可表示为：精度可以很高 第17页/共59页设设回回转转轴轴分分辨辨率率为为时时，则则腕腕点点分分辨率为辨率为r r 例例如如：回回转转轴轴的的位位置置检检测测单单元元采采用用6000P周周的的增增量量方方式式光光码码盘盘与与电电机机同同轴轴联联接接，水水平平腕腕最最长长为为1m的的话话，则腕点位置分辨率是最坏的情况，则腕点位置分辨率是最坏的情况，圆柱坐标形机器人 其分辨率不定，随r的变化而变化 第18页/共59页例例如如：3 3个个1

11、000P1000P周周增增量量式式光光码码盘盘，一一个个装装在在与与螺螺距距为为10mm10mm的的滚滚珠珠丝丝杠杠同同轴轴驱驱动动伸伸缩缩臂臂的的电电机机轴轴上上，2 2个个安安装装在在通通过过1 1：2222速速比比的的减减速速器器驱驱动动2 2个个旋旋转转轴轴的的电电机机上上，腕腕的的臂臂长长为为500mm500mm。此此时时，3 3个轴的分辨率分别为：个轴的分辨率分别为：极坐标机器人手腕长度的变化，将造成3个轴中的2个轴分辨率的下降 伸缩轴：10/1000=0.01mm旋转轴：(1/22)x(360/1000)x500 x/180=0.14mm 第19页/共59页机机器器人人的的精精度

12、度将将由由各各个个回回转转关关节节的的误误差差之之和来决定和来决定 关节形机器人精度最差。关节形机器人精度最差。由由于于它它占占地地面面积积最最小小，而而动动作作范范围围最最大大，空空间间速速度度快快，灵灵活活，通通用用性性好好等等优优点点，而而成为机器人发展的主流。成为机器人发展的主流。多关节机器人机器人的精度将由各个回转关节的误差之和来决定 第20页/共59页1 1个个脉脉冲冲正正好好对对应应各各个个动动作作轴轴的的位位置置分分辨辨率率，因因此此，1 1个脉冲与对应动作轴的最小位移量是等价的。个脉冲与对应动作轴的最小位移量是等价的。例例如如：当当某某个个回回转转轴轴的的分分辨辨率率为为0.

13、050.05度度时时，3.053.05度度则则可可用用3.05/0.053.05/0.056161个个脉脉冲冲来来表表示示。如如果果是是8bit 8bit CPUCPU，则计算机内部的表现为：，则计算机内部的表现为：00llll0l00llll0l。如如果果是是16bit 16bit CPUCPU的的计计算算机机控控制制系系统统，则则可可以以表表示示2 216166553665536个位置个位置例例如如：在在分分辨辨率率为为0 01mm1mm时时，这这个个值值最最大大表表示示655365536mm6mm或或土土327632768mm8mm的的位位移移量量，这这就就是是位位置置(或或称称位位移移

14、)脉冲与分辨率的关系。脉冲与分辨率的关系。位置与轨迹位置与轨迹 第21页/共59页分辨率越高，曲线精度越好。分辨率越高，曲线精度越好。分辨率越高，对计算机的要求也就越高。分辨率越高，对计算机的要求也就越高。例例如如：如如果果分分辨辨率率为为0.1mm0.1mm，对对6 6自自由由度度机机器器人人来来讲讲，要要完完成成1000mm1000mm弧弧长长的的空空间间曲曲线线，则则至至少少需需要要以以下下内内存存容量：容量：6 6自由度自由度2B(2B(字节字节)1000010000点点120kB120kB曲曲线线再再稍稍微微复复杂杂一一点点，计计算算机机容容量量就就不不够够了了。因因此此，有有必必要

15、要在在计计算算机机控控制制系系统统的的体体系系结结构构与与控控制制算算法法上上想办法解决。想办法解决。位置与轨迹位置与轨迹 第22页/共59页点位点位(PTP)(PTP)与连续与连续(CP)(CP)控制控制 第23页/共59页过过去去是是数数控控机机床床中中的的技技术术用用语语，而而现现在在用用其其表表达达机机器器人人的的控控制制功功能能，含含意意是不大相同的，主要区别在于：是不大相同的，主要区别在于：1)机机器器人人中中的的“PTP”可可以以是是1-5各各种种动动作作,而而数数控控机机床床是是指指图图310中中的的那那样样的的动作，即动作，即直线插补运动直线插补运动(也是两点之间的最短距离的

16、控制运动也是两点之间的最短距离的控制运动)。2)数数控控机机床床中中的的CP控控制制，一一般般是是“全全路路径径指指定定”的的控控制制方方式式，而而机机器器人人中中的的CP控制通常是控制通常是“多点指定多点指定”控制方式。控制方式。点位点位(PTP)(PTP)与连续与连续(CP)(CP)控制控制 第24页/共59页点位点位(PTP)(PTP)与连续与连续(CP)(CP)控制控制 第25页/共59页分时控制分时控制 第26页/共59页同时控制同时控制 第27页/共59页多轴协调控制多轴协调控制 第28页/共59页5.3 工业机器人控制系统的主要功能 1.1.示教再现功能2.运动控制功能 第29页

17、/共59页5.3.1 5.3.1 示教再现控制1.1.示教及记忆方式1)示教的方式示教的方式总的可分为集中示教方式和分离示教方式。集中示教方式就是指同时对位置、速度、操作顺序等进行的示教方式。分离示教方式是指在示教位置之后,再一边动作,一边分别示教位置、速度、操作顺序等的示教方式。第30页/共59页示教方式中经常会遇到一些数据的编辑问题,其编辑机能有如图5.1所示的几种方法。在图中,要连接A与B两点时,可以这样来做:(a)直接连接;(b)先在A与B之间指定一点x,然后用圆弧连接;(c)用指定半径的圆弧连接;(d)用平行移动的方式连接。第31页/共59页图 5.1 示教数据的编辑机能 当对PTP

18、(点位控制方式)控制的工业机器人示教时,可以分步编制程序,且能进行编辑、修改等工作。但是在作曲线运动而且位置精度要求较高时,示教点数一多,示教时间就会拉长,且在每一个示教点都要停止和启动,因而很难进行速度的控制。第32页/共59页图 5.2CP控制示教举例 对需要控制连续轨迹的喷漆、电弧焊等工业机器人进行连续轨迹控制的示教时,示教操作一旦开始,就不能中途停止,必须不中断地进行到完,且在示教途中很难进行局部修正.在CP(连续轨迹控制方式)控制的示教中,由于CP控制的示教是多轴同时动作,因此与PTP控制不同,它几乎必须在点与点之间的连线上移动,故有如图5.2所示的两种方法。第33页/共59页2)记

19、忆的方式工业机器人的记忆方式随着示教方式的不同而不同。又由于记忆内容的不同,故其所用的记忆装置也不完全相同。通常,工业机器人操作过程的复杂程序取决于记忆装置的容量。容量越大,其记忆的点数就越多,操作的动作就越多,工作任务就越复杂。第34页/共59页2.2.示教编程方式1)手把手示教编程手把手示教编程方式主要用于喷漆、弧焊等要求实现连续轨迹控制的工业机器人示教编程中。具体的方法是人工利用示教手柄引导末端执行器经过所要求的位置,同时由传感器检测出工业机器人各关节处的坐标值,并由控制系统记录、存储下这些数据信息。实际工作当中,工业机器人的控制系统重复再现示教过的轨迹和操作技能。手把手示教编程也能实现

20、点位控制,与CP控制不同的是,它只记录各轨迹程序移动的两端点位置,轨迹的运动速度则按各轨迹程序段对应的功能数据输入。第35页/共59页2)示教盒示教编程示教盒示教编程方式是人工利用示教盒上所具有的各种功能的按钮来驱动工业机器人的各关节轴,按作业所需要的顺序单轴运动或多关节协调运动,从而完成位置和功能的示教编程。示教盒通常是一个带有微处理器的、可随意移动的小键盘,内部ROM中固化有键盘扫描和分析程序。其功能键一般具有回零、示教方式、自动方式和参数方式等。示教编程控制由于其编程方便、装置简单等优点,在工业机器人的初期得到较多的应用。同时,又由于其编程精度不高、程序修改困难、示教人员要熟练等缺点的限

21、制,促使人们又开发了许多新的控制方式和装置,以使工业机器人能更好更快地完成作业任务。第36页/共59页5.2.2 5.2.2 工业机器人的运动控制工业机器人的运动控制是指工业机器人的末端执行器从一点移动到另一点的过程中,对其位置、速度和加速度的控制。由于工业机器人末端操作器的位置和姿态是由各关节的运动引起的,因此,对其运动控制实际上是通过控制关节运动实现的。工业机器人关节运动控制一般可分为两步进行。第一步是关节运动伺服指令的生成,即指将末端执行器在工作空间的位置和姿态的运动转化为由关节变量表示的时间序列或表示为关节变量随时间变化的函数。这一步一般可离线完成。第二步是关节运动的伺服控制,即跟踪执

22、行第一步所生成的关节变量伺服指令。这一步是在线完成的。第37页/共59页5.4 工业机器人的控制方式 5.4.1 5.4.1 点位控制方式(PTP)(PTP)这种控制方式的特点是只控制工业机器人末端执行器在作业空间中某些规定的离散点上的位姿。控制时只要求工业机器人快速、准确地实现相邻各点之间的运动,而对达到目标点的运动轨迹则不作任何规定。这种控制方式的主要技术指标是定位精度和运动所需的时间。由于其控制方式易于实现、定位精度要求不高的特点,因而常被应用在上下料、搬运、点焊和在电路板上安插元件等只要求目标点处保持末端执行器位姿准确的作业中。一般来说,这种方式比较简单,但是,要达到23m的定位精度是

23、相当困难的。第38页/共59页5.4.2 5.4.2 连续轨迹控制方式(CP)(CP)这种控制方式的特点是连续地控制工业机器人末端执行器在作业空间中的位姿,要求其严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动,而且速度可控,轨迹光滑，运动平稳,以完成作业任务。工业机器人各关节连续、同步地进行相应的运动,其末端执行器即可形成连续的轨迹。这种控制方式的主要技术指标是工业机器人末端执行器位姿的轨迹跟踪精度及平稳性。通常弧焊、喷漆、去毛边和检测作业机器人都采用这种控制方式。第39页/共59页图 5.3 点位控制与连续轨迹控制(a)点位控制；(b)连续轨迹控制 第40页/共59页5.4.3 5.4.3

24、力(力矩)控制方式在完成装配、抓放物体等工作时,除要准确定位之外,还要求使用适度的力或力矩进行工作,这时就要利用力(力矩)伺服方式。这种方式的控制原理与位置伺服控制原理基本相同,只不过输入量和反馈量不是位置信号,而是力(力矩)信号,因此系统中必须有力(力矩)传感器。有时也利用接近、滑动等传感功能进行自适应式控制。第41页/共59页5.4.4 5.4.4 智能控制方式机器人的智能控制是通过传感器获得周围环境的知识,并根据自身内部的知识库作出相应的决策。采用智能控制技术,使机器人具有了较强的环境适应性及自学习能力。智能控制技术的发展有赖于近年来人工神经网络、基因算法、遗传算法、专家系统等人工智能的

25、迅速发展。第42页/共59页5.5 工业机器人的运动控制技术工业机器人的运动控制技术5.5.1 5.5.1 机器人控制系统的分类机器人控制系统的分类机器人控制系统的分类机器人控制系统的分类 非伺服型控制系统非伺服型控制系统 控制器驱动单元操作机外界作业对象与环境开关反馈控制器驱动单元操作机外界作业对象与环境第43页/共59页机器人控制系统的分类机器人控制系统的分类 伺服型控制系统伺服型控制系统 控制器驱动单元操作机外界作业对象与环境内部传感器外部传感器控制器驱动单元操作机外界作业对象与环境内部传感器第44页/共59页控制系统的组成控制系统的组成 第45页/共59页控制系统的组成控制系统的组成

26、第46页/共59页控制系统的组成控制系统的组成 第47页/共59页5.5.2 5.5.2 5.5.2 5.5.2 位置控制的基本结构位置控制的基本结构位置控制的基本结构位置控制的基本结构 机器人的位置控制结构主要有两种形式，机器人的位置控制结构主要有两种形式，关节空间控制结构关节空间控制结构直角坐标空间控制结构直角坐标空间控制结构，q qd dqqd1d1，q qd2d2，q qdndn T T是期望的关节位置矢量 w wd dPPd dT T，d dT T T T是期望的工具位姿 第48页/共59页5.5.3 5.5.3 5.5.3 5.5.3 工业机器人的计算机控制工业机器人的计算机控制工

27、业机器人的计算机控制工业机器人的计算机控制 计算机控制系统的结构形式 计算机控制系统有三种结构：计算机控制系统有三种结构：集中控制集中控制主从控制主从控制分布式控制分布式控制 第49页/共59页集中控制集中控制是用集中控制是用一台功能较强的计算机一台功能较强的计算机实现全部控制功能。实现全部控制功能。这在早期的机器人中采用这种结构，因为当时的计算机造价较高，当时的机器人功能不多，因此实现容易，这在早期的机器人中采用这种结构，因为当时的计算机造价较高，当时的机器人功能不多，因此实现容易，也比较经济也比较经济.控制过程中需要许多计算（如坐标变换），因此这种控制过程中需要许多计算（如坐标变换），因此

28、这种控制速度较慢控制速度较慢。随着计算机技术的进步，和机器人控制质量的提高，要完成各种运算，如轨迹控制的插补计算、坐标变换、随着计算机技术的进步，和机器人控制质量的提高，要完成各种运算，如轨迹控制的插补计算、坐标变换、伺服系统中补偿量的计算等。这里包括了矩阵、三角函数等大量的实时运算，通常需在伺服系统中补偿量的计算等。这里包括了矩阵、三角函数等大量的实时运算，通常需在5015ms之内完成，之内完成，要在一个微型计算机上实现是困难的，往往集中式控制不能满足需要要在一个微型计算机上实现是困难的，往往集中式控制不能满足需要，第50页/共59页主从式控制主从式控制 日本于日本于70年代生产的年代生产的

29、Motoman机器人（五关节，直机器人（五关节，直流电动机驱动）和流电动机驱动）和PT600及我国于及我国于80年代中期研制的年代中期研制的“天龙一号天龙一号”、“上海一号上海一号”等弧焊机器人属于主等弧焊机器人属于主从式结构。从式结构。终端键盘示教盒焊机外存一 级 计 算 机公 共 内 存D/A速度单元位置反馈机 器 人二 级 计 算 机第51页/共59页主从式控制主从式控制 一一级级计计算算机机（一一级级机机）为为主主机机，它它担担当当系系统统管管理理、机机器器人人语语言言编编译译和和人人机机接接口口功功能能，同同时时也也利利用用它它的的运运算算能能力力完完成成坐坐标标变变换换、轨轨迹迹插

30、插补补，并并定定时时地地把把运运算算结结果果作作为为关关节节运运动动的的增增量量值值送送到到公公共共内内存存，供供二二级级计计算算机机（二级机）读取它。（二级机）读取它。二二级级机机完完成成全全部部关关节节位位置置数数字字控控制制，它它从从公公共共内内存存读读给给定定值值，也也把把各各关关节实际位置送回到公共内存中，供一级机使用。节实际位置送回到公共内存中，供一级机使用。公公共共内内存存是是由由容容量量为为几几KB的的双双口口RAM或或普普通通静静态态RAM加加上上总总线线控控制制逻逻辑辑电电路路组组成成。由由于于功功能能分分散散，控控制制质质量量较较集集中中式式控控制制明明显显提提高高。这这

31、类类系系统统的的控控制制效效率率较较快快，一一般般可可达达15ms，即即每每15ms刷刷新新一一次次给给定定，并并实实现现位位置控制一次。置控制一次。第52页/共59页分布式结构现代机器人控制系统中几乎无例外地采用分布式结构现代机器人控制系统中几乎无例外地采用分布式结构上一级主控计算机负责上一级主控计算机负责整个系统管理以及坐标变换和轨插补运算整个系统管理以及坐标变换和轨插补运算等，等，下下一一级级由由许许多多微微处处理理器器组组成成，每每一一个个微微处处理理器器控控制制一一个个关关节节运运动动，它它们们分分别别接接收收主主控控制制微微型型计计算算机机向向各各关关节节发发出出的的位位置置、速速

32、度度等等运运动动指指令令信信号号，用以实时控制操作机各关节运行。用以实时控制操作机各关节运行。由由于于下下一一级级微微处处理理器器并并行行地地完完成成控控制制任任务务，因因而而提提高高了了工工作作速速度度和和处处理理器能力。这些微处理器和主控级联系是通过总线形式的紧耦合器能力。这些微处理器和主控级联系是通过总线形式的紧耦合 第53页/共59页操作机伺服控制级 主控制级终端键盘示教盒磁带机主 控 制 计 算 机接 口位置控制处理器 1位置反馈交流或直流伺服关节 1驱动位置控制处理器 n位置反馈交流或直流伺服关节 n驱动第54页/共59页工业机器人的伺服控制系统工业机器人的伺服控制系统 具有位置和

33、速度反馈的典型伺服控制系统，它有以具有位置和速度反馈的典型伺服控制系统，它有以下结构组成。下结构组成。伺服控制系统输出轴驱动器关节运动参数输入功率放大器传感器制动器伺服电动机速度反馈位置反馈第55页/共59页工业机器人的伺服控制系统工业机器人的伺服控制系统伺服控制器伺服控制器伺服控制器基本部件是伺服控制器基本部件是比较器、误差放大器和各种补偿器比较器、误差放大器和各种补偿器。输输入入信信号号除除参参考考信信号号外外，还还有有各各种种反反馈馈信信号号，从从而而构构成成具具有有位位置置、速速度度反反馈馈回回路路的的伺服系统。伺服系统。控控制制器器可可以以采采用用模模拟拟器器件件组组成成。主主要要用

34、用集集成成运运算算放放大大器器和和阻阻容容网网络络实实现现比比较较、补补偿偿和放大等功能和放大等功能，构成模拟伺服系统。，构成模拟伺服系统。控控制制器器也也可可以以采采用用数数字字器器件件，如如采采用用微微处处理理器器组组成成数数字字伺伺服服系系统统。其其中中比比较较、补补偿偿、放放大大等等功功能能由由软软件件完完成成，这这种种系系统统灵灵活活，便便于于实实现现各各种种复复杂杂的的控控制制，获获得得较较高高的的性性能指标能指标。第56页/共59页工业机器人的伺服控制系统工业机器人的伺服控制系统功率放大器功率放大器功率放大器的作用是功率放大器的作用是将控制器输出的控制信号放大将控制器输出的控制信

35、号放大，驱动伺服机构运动。，驱动伺服机构运动。由于机器人伺服驱动功率不大，但快速性要求较高。由于机器人伺服驱动功率不大，但快速性要求较高。常常采采用用脉脉宽宽调调制制（PWM）放放大大原原理理，选选用用双双极极型型大大功功率率管管或或功功率率场场效效应应管管。在在一一些大型电力驱动机器人中可采用可控硅功率放大。些大型电力驱动机器人中可采用可控硅功率放大。第57页/共59页工业机器人的伺服控制系统工业机器人的伺服控制系统伺服驱动器伺服驱动器电伺服驱动器通常由电伺服驱动器通常由电动机、位置传感器、速度传感器和制动器电动机、位置传感器、速度传感器和制动器组成。组成。其其输输出出轴轴直直接接和和操操作作机机关关节节轴轴相相连连接接，以以完完成成关关节节运运动动的的控控制制和和关关节节位位置置、速速度度的的检测，失电时制动器能自行制动，保持关节原位静止不动。检测，失电时制动器能自行制动，保持关节原位静止不动。第58页/共59页感谢您的观看！第59页/共59页