【US20190299416A1】机器人控制装置、机器人的关节角度取得方法及程序【专利】
机器人关节角度测量装置的设计及标定方法
机器人关节角度测量装置的设计及标定方法设计原理：机器人关节角度测量装置的设计原理一般基于编码器或传感器的测量原理。
编码器是一种能够测量旋转角度的装置，通过将旋转运动转化为脉冲信号进行测量。
传感器根据关节运动的力或位移变化来测量关节角度。
采用合适的编码器或传感器，并与机器人的控制系统进行连接，可以实现对关节角度的准确测量和控制。
设计过程：1.选择合适的测量器件：根据机器人关节的运动特点和要求，选择合适的编码器或传感器。
编码器一般包括光电编码器、磁编码器等；传感器有位移传感器、力传感器等。
考虑到测量精度、速度和成本等因素，选择合适的测量器件。
2.安装测量器件：根据机器人的结构和机械设计，确定测量装置的精确定位位置和安装方式。
通常将编码器或传感器安装在机器人关节的轴上，在关节旋转的同时进行测量。
3.连接至控制系统：将测量装置与机器人的控制系统连接，确保测量器件能够准确地将测量信号传输到控制系统。
在连接过程中，需要正确地连接相关信号线，并设置适当的连接方式，如并行接口、串行接口等。
4.软件校准：在硬件连接完成后，需要进行软件校准。
通过向机器人控制系统发送校准命令，使机器人调整自身姿态，使关节角度达到标准位置。
根据已知的标准位置和测量装置测量的角度值，进行校准修正，确保测量结果的准确性。
标定方法：1.零点标定：将机器人关节转移到已知的零点位置，记录测量装置测量到的角度值。
根据实际测量值和标定值之间的差别，进行误差修正，得到准确的零点位置。
2.精度标定：将机器人关节转移到一系列已知的角度位置，记录测量装置测量到的角度值。
根据实际测量值和标定值之间的差别，计算出测量装置的误差，确定测量装置的精度。
3.线性标定：根据测量装置的特性，对于一些有线性关系的测量范围，可以进行线性标定。
通过测量一系列已知的角度位置，并绘制关节角度和测量值之间的线性关系图，确定测量装置的线性特性。
4.校准参数更新：根据标定的结果，对测量装置的校准参数进行更新，确保测量装置的准确性和稳定性。
机器人关节活动原理
机器人关节活动原理
机器人的关节活动是通过配备的电机和传动机构实现的。
这些关节通常由齿轮和传动装置组成，以提供机器人的运动和灵活性。
电机作为动力源，通过传送动力到齿轮系统，从而使机器人的关节得以运动。
在机器人关节中，通常采用伺服电机或步进电机作为动力源。
伺服电机可根据接收到的控制信号调整输出扭矩和角度，从而精确地控制关节的运动位置。
步进电机则是通过每次接收到一个脉冲信号，旋转一个确定的角度，从而实现精确的位置控制。
齿轮是机器人关节中常见的传动机构，它由一对或多对齿轮组成。
当电机输出扭矩时，齿轮通过啮合传递扭矩，并将扭矩转换为机器人关节的运动。
不同大小的齿轮之间的传动比可以控制关节的速度和力矩输出。
传动装置则负责将齿轮的转动传递到机器人的关节部分。
常见的传动装置包括连杆、同心轴和链条。
这些装置可以将旋转运动转换为直线或其他形式的运动，从而使机器人关节能够实现复杂的动作。
机器人的关节活动原理基于电机和传动机构的配合，通过精确的控制和传递，使机器人能够实现各种姿态和动作，完成各种任务。
工业机器人关节的闭环伺服控制
工业机器人关节的闭环伺服控制工业机器人关节的闭环伺服控制工业机器人是现代制造业中不可或缺的重要设备，其关节的闭环伺服控制是确保机器人精确运动和准确执行任务的关键技术。
下面将从头到尾详细介绍工业机器人关节闭环伺服控制的过程。
步骤1：传感器获取工业机器人的关节闭环伺服控制首先需要传感器来获取关节位置和速度的信息。
常用的传感器包括编码器、位置传感器和力传感器。
编码器用于测量关节的角度位置，位置传感器用于检测关节的位置和速度，而力传感器则用于测量关节施加的力和扭矩。
步骤2：信号处理传感器获取到的信号需要经过信号处理模块进行处理，以便提取有用的信息并滤除噪声。
信号处理模块通常包括放大器、滤波器和微处理器。
放大器用于放大传感器信号，滤波器则用于滤除由于传感器测量错误或环境干扰而引入的噪声。
微处理器负责根据传感器信号计算关节的位置和速度。
步骤3：误差计算在闭环伺服控制中，机器人通过与预期位置和速度进行比较来计算误差。
误差计算通常通过将传感器测量值与预设值进行比较来完成。
如果误差超过了预定的阈值，控制系统将采取相应的控制措施来纠正误差。
步骤4：控制算法控制算法是实现闭环伺服控制的核心部分。
常见的控制算法包括比例控制、积分控制和微分控制。
比例控制通过将误差乘以一个比例系数来生成控制信号。
积分控制通过将误差累积起来并乘以一个积分系数来生成控制信号。
微分控制通过将误差的变化率乘以一个微分系数来生成控制信号。
这些控制信号将用于驱动电机来纠正关节的位置和速度误差。
步骤5：电机驱动电机驱动是闭环伺服控制系统的最后一步。
电机驱动器接收来自控制算法的控制信号，并将其转换为电机能够理解和响应的电流或电压信号。
电机根据这些电流或电压信号的变化来调整自己的位置和速度，以确保关节按照预期的运动轨迹进行精确控制。
综上所述，工业机器人关节的闭环伺服控制是一个复杂而精密的过程。
通过传感器获取关节位置和速度的信息，经过信号处理、误差计算、控制算法和电机驱动等步骤，工业机器人能够实现精确的运动控制和任务执行，提高生产效率和产品质量。
机器人的控制与执行
机器人的控制与执行机器人的控制与执行是针对机器人系统的运作机制进行管理和实施的过程。
在现代工业和科技发展中，机器人已经成为一个重要的技术利器，广泛应用于生产制造、医疗服务、农业领域等多个行业。
如何高效而准确地控制和执行机器人的行为，对于提高生产效率和改善人类生活质量具有重要意义。
本文将探讨机器人控制与执行的相关技术和应用现状。
一、机器人的控制技术机器人的控制技术是指通过对机器人关节、感知、决策等子系统的控制，实现机器人系统的行为调控。
常见的机器人控制技术包括以下几个方面：1. 关节控制：机器人的关节是实现运动的基本单元，通过精确控制关节的角度和速度，可以灵活地实现机器人各种动作。
通常采用PID控制算法来控制关节的位置和速度。
2. 视觉控制：机器人的视觉系统可以通过摄像头等传感器获取环境信息，通过图像处理和模式识别等技术，对目标物体进行识别和定位，并根据需求进行相应的操作。
3. 力控制：力控制是指机器人通过传感器获取外部力信息，并根据预设的力控制策略进行相应的反馈控制。
这种控制方式常用于需要与环境产生交互力的任务，如装配、搬运等。
4. 路径规划：路径规划是机器人控制中的关键技术之一，通过规划机器人的运动轨迹，使其在复杂环境中避开障碍物、保持安全，并高效地到达目标位置。
二、机器人的执行技术机器人的执行技术是指机器人系统根据控制指令进行动作的过程。
机器人的执行技术直接关系到系统的运行效果和稳定性。
以下是常见的机器人执行技术：1. 运动控制：机器人的运动控制是实现机器人移动和动作的关键技术。
通过控制机器人关节的运动，实现机器人的正常行走、转动等功能。
2. 抓握控制：机器人的抓握控制是指机器人通过机械臂或手指等执行器件，实现对目标物体的抓取和放置。
通过调整执行器的力度和姿态，确保稳定地抓取和放置目标物体。
3. 协作控制：机器人的协作控制是指多个机器人之间的协同工作。
通过协调多个机器人的行为，实现共同的目标任务。
机器人关节制作方法
机器人关节制作方法
在机器人制作过程中，关节的设计和制作是非常重要的一步。
关节是机器人运动的核心部分，它能够模拟人体关节的运动方式，实现机器人的灵活运动和多样化操作。
下面将介绍一种常见的机器人关节制作方法。
首先，选择适合的关节类型。
常见的机器人关节类型有旋转关节、直线关节和球型关节等。
根据机器人的设计需求和运动范围，选择合适的关节类型。
其次，确定关节的材料。
关节的材料需要具备一定的强度和耐磨性，同时要轻巧，以便机器人能够灵活运动。
常见的关节材料有金属、塑料和复合材料等。
根据机器人的负载和使用环境，选择合适的材料。
然后，设计关节的结构。
关节的结构应具有一定的刚性，能够承受机器人运动时的力和压力。
结构设计需要考虑关节的运动自由度、限制范围和力矩传递等因素。
接下来，制作关节的零部件。
关节的零部件包括关节齿轮、轴承、传动装置等。
这些零部件需要精确加工和装配，确保关节的稳定性和精度。
最后，进行关节的测试和调试。
在关节制作完成后，需要进行测试和调试，确保关节的运动平稳、灵活，能够满足机器人的运动需求。
除了以上介绍的常见的机器人关节制作方法，随着科技的发展和材料的创新，还
出现了一些新的关节制作方法，例如采用3D打印技术制作关节零部件，以及利用形状记忆合金制作关节等。
总之，机器人关节的制作是机器人制作过程中的重要环节。
通过选择合适的关节类型、材料和结构设计，精确制作和调试关节的零部件，可以实现机器人的灵活运动和多样化操作。
dh参数法求各关节角度
dh参数法求各关节角度DH参数法是一种常用的方法，用于描述机械臂或机器人的关节角度。
通过DH参数法，可以方便地推导出机器人各个关节的角度，并且可以用于解决机器人的运动学问题。
在DH参数法中，机器人的每个关节都有一个坐标系，通过定义一系列的参数，可以描述出每个坐标系之间的关系。
这些参数包括关节角度、关节长度、关节偏移量和关节旋转角度。
通过这些参数，可以准确地计算出机器人的末端执行器的位置和姿态。
我们来看一下DH参数的定义。
DH参数中的四个参数分别是θ、d、a和α。
其中，θ表示关节旋转角度，d表示关节的长度，a表示关节的偏移量，α表示关节的旋转角度。
在使用DH参数法求解机器人关节角度时，需要按照以下步骤进行：1. 定义坐标系：首先，需要定义每个关节的坐标系。
每个关节的坐标系都有一个原点和三个轴线，分别是x、y和z轴。
通过定义这些轴线，可以确定每个坐标系的位置和方向。
2. 建立坐标系之间的关系：在DH参数法中，每个坐标系之间都有一个确定的关系。
这个关系可以用一个转换矩阵来表示。
转换矩阵包括旋转矩阵和平移矩阵，可以将一个坐标系中的点转换到另一个坐标系中。
3. 求解关节角度：通过建立坐标系之间的关系，可以得到一个关节角度的方程。
通过求解这个方程，可以得到机器人各个关节的角度。
举个例子来说明DH参数法的应用。
假设有一个机器人，有三个关节，每个关节的关节角度分别为θ1、θ2和θ3。
通过定义每个关节的坐标系，并建立坐标系之间的关系，可以得到如下的DH参数表：关节| θ | d | a | α----|----|----|----|----1 | θ1 | d1 | a1 | α12 | θ2 | d2 | a2 | α23 | θ3 | d3 | a3 | α3根据DH参数表，可以得到每个关节之间的转换矩阵。
通过乘积运算，可以得到机器人末端执行器的位置和姿态。
然后，通过逆运算，可以求解出机器人各个关节的角度。
总结一下，DH参数法是一种常用的方法，用于描述机器人的关节角度。