第五章 机器人控制系统【课件】
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《机器人控制》PPT课件
同样可得活塞位移X与配油器输入信号（位移误 差信号）U间的关系为：
编辑ppt
29
5.l机器人的基本控制原则
5.1.2伺服控制系统举例 2．电一液压伺服控制系统
据式（5.5）、（5.6）和图5.4可得系统的传递 函数:
编辑ppt
30
5.l机器人的基本控制原则
5.1.2伺服控制系统举例 2．电一液压伺服控制系统 当采用力矩电动机作为位移给定元件时
编辑ppt
43
5.2 机器人的位置控制
机器人为连杆式机械手，其动态特性具有高度的非线性。 要控制这种由马达驱动的操作机器人，用适当的数学方 程式来表示其运动是十分重要的。这种数学表达式就是 数学模型，或简称模型。控制机器人运动的计算机，运 用这种数学模型来预测和控制将要进行的运动过程。
式中，1很小而又可以忽略时
编辑ppt
31
5.l机器人的基本控制原则
5.1.2伺服控制系统举例
3．滑阀控制液压传动系统 图5．5表示出一个简单的滑阀控制液压传动系统 的结构框图。其中所用的控制阀为四通滑阀。
编辑ppt
32
5.l机器人的基本控制原则
5.1.2伺服控制系统举例 3．滑阀控制液压传动系统
5.1.2伺服控制系统举例
3．滑阀控制液压传动系统
式中，c＝k1n为闭环系统的自然角振荡频率；
c k1 为闭环系统的阻尼系数：2 1 为k1闭环系统
的第二时间常数；另一时间常数为1。
式（5.25）即为所求闭环系统的传递函数。从此式 可见，此闭环系统为一等价三阶系统。我们往往把 它简化为一个一阶环节与一个二阶环节串联的系统。 这样，便于对系统进行分析与研究。
13
PID控制器参数整定的一般规律
《机器人技术与应用》第5章 机器人控制系统
在工业机器人控制中，一般采用监督控制系统 (Supervisory
Computer Control, SCC)，用以实现计算量较大的轨迹规划。
两种不同 结构形式的 SCC系统：
① SCC+ 模 拟 调节器 ②SCC+DDC
(直接数字控制 系统)
监督控制系统(SCC)框图
11 机电工程学院
监督控制系统(SCC+DDC)
机器人
机械系统——执行机构 基 座 （固定或移动） 电驱动装置
驱动系统 气压驱动装置 液压驱动装置
控制系统
关节伺服控制器
感知系统
外部传感器
内部传感器
手部
2
腕部
臂部
腰部
处理器
机电工程学院
5.1 控制系统概述 1. 机器人控制系统的基本功能
记忆功能： 可存储作业顺序、运动路径、运动方式、运 动速度、与生产工艺有关的信息。 示教功能：可离线编程、在线示教(示教盒、导引示教两种)、 间接示教。 与外围设备联系功能：I/O、通信、网络、同步等接口。 坐标设置功能：关节、绝对、工具、自定义4种坐标系。 人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。 传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等接口。 位置伺服功能： 可实现机器人多轴联动、运动控制、速 度和加速度控制、动态补偿等功能。 故障诊断、安全保护功能： 系统运行时，可实现实时状 态监视，系统故障状态下的安全保护和故障自诊断。
不平滑的运动容易造成机构的磨损和破坏，甚至可能激发机械手
的振动。
因此规划的任务便是要根据给定的路径点规划出通过这些点的光
滑的运动轨迹。
20 机电工程学院
5.2 工业机器人控制的分类 1. 位置控制方式
Computer Control, SCC)，用以实现计算量较大的轨迹规划。
两种不同 结构形式的 SCC系统：
① SCC+ 模 拟 调节器 ②SCC+DDC
(直接数字控制 系统)
监督控制系统(SCC)框图
11 机电工程学院
监督控制系统(SCC+DDC)
机器人
机械系统——执行机构 基 座 （固定或移动） 电驱动装置
驱动系统 气压驱动装置 液压驱动装置
控制系统
关节伺服控制器
感知系统
外部传感器
内部传感器
手部
2
腕部
臂部
腰部
处理器
机电工程学院
5.1 控制系统概述 1. 机器人控制系统的基本功能
记忆功能： 可存储作业顺序、运动路径、运动方式、运 动速度、与生产工艺有关的信息。 示教功能：可离线编程、在线示教(示教盒、导引示教两种)、 间接示教。 与外围设备联系功能：I/O、通信、网络、同步等接口。 坐标设置功能：关节、绝对、工具、自定义4种坐标系。 人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。 传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等接口。 位置伺服功能： 可实现机器人多轴联动、运动控制、速 度和加速度控制、动态补偿等功能。 故障诊断、安全保护功能： 系统运行时，可实现实时状 态监视，系统故障状态下的安全保护和故障自诊断。
不平滑的运动容易造成机构的磨损和破坏，甚至可能激发机械手
的振动。
因此规划的任务便是要根据给定的路径点规划出通过这些点的光
滑的运动轨迹。
20 机电工程学院
5.2 工业机器人控制的分类 1. 位置控制方式
《机器人的控制系统》课件
自主导航
通过路径规划和导航算法，实现无人机的自主飞行和自动巡航。
THANKS
功能
机器人控制系统的主要功能包括感知 、决策、执行和反馈，使机器人能够 自主或半自主地完成复杂任务。
机器人控制系统的组成与分类
组成
机器人控制系统通常由感知系统、决策系统、执行系统和反馈系统等组成。
分类
根据控制方式和结构，机器人控制系统可分为集中式、分布式和混合式控制系 统。
机器人控制系统的历史与发展
历史
机器人控制系统的发展可以追溯到20世纪50年代，随着计算 机技术、传感器技术和算法的发展，机器人控制系统的性能 和功能不断得到提升。
发展
未来机器人控制系统的发展将更加注重智能化、自主化和协 同化，同时随着技术的进步，机器人控制系统将更加广泛地 应用于各个领域。
02
机器人感知系统
感知系统的组成与功能
《机器人的控制系统》ppt课件
$number {01}
目录
• 机器人控制系统概述 • 机器人感知系统 • 机器人运动控制系统 • 机器人智能决策系统 • 机器人控制系统实例分析
01
机器人控制系统概述
机器人控制系统的定义与功能
定义
机器人控制系统是用于指导机器人完 成预设任务的一系列软硬件设备和算 法。
组成
智能决策系统由感知、决策和执行三个部分 组成。感知部分负责收集环境信息，决策部 分根据感知信息进行决策，执行部分则根据 决策结果控制机器人行动。
功能
智能决策系统的主要功能是使机器人能够自 主地适应环境变化，进行有效的任务规划和 行动决策，提高机器人的自主性和智能化水 平。
决策算法与实现
决策算法
感知系统的组成
《机器人控制系统》课件
总结词
人机交互技术是实现人与机器人之间有 效沟通的重要手段。
VS
详细描述
人机交互技术涉及机器人的语音识别、自 然语言处理、手势识别和视觉识别等技术 。通过人机交互技术，机器人可以理解人 类的指令和需求，并作出相应的响应。这 有助于提高机器人的可用性和用户体验， 使其更好地适应人类生活和工作。
PART 03
PART 05
机器人控制系统的实例分 析
工业机器人的实例分析
01
02
03
工业机器人概述
工业机器人是一种自动化 设备，可以在生产线上执 行重复性任务，提高生产 效率和产品质量。
工业机器人应用
工业机器人在汽车制造、 电子制造、物流等领域广 泛应用，例如焊接、装配 、搬运等。
工业机器人实例
ABB、KUKA、FANUC等 是全球知名的工业机器人 品牌，其产品在制造业中 广泛应用。
功能
机器人控制系统具有多种功能，包括感知、决策、执行、学习等，这些功能共 同协作，使机器人能够完成各种复杂的任务。
机器人控制系统的基本组成
感知模块
负责接收来自传感器和 其他输入设备的信息， 以便了解机器人周围的
环境和状态。
决策模块
根据感知模块提供的信 息，进行决策和规划， 确定机器人的行动方案
。
执行模块
安全与隐私保护
总结词
随着机器人应用的普及，安全与隐私保护成为机器人控 制系统面临的一个重要挑战。
详细描述
在机器人控制系统中，安全与隐私保护涉及到多个方面 ，如数据加密、访问控制、防止黑客攻击等。为了确保 机器人的安全和用户的隐私，需要采取一系列的安全措 施和技术手段，如加密通信、身份验证和访问控制等。 同时，还需要加强安全监管和管理，制定相关的法律法 规和技术标准，规范机器人的研发、生产和应用。
机器人课件机器人控制ppt
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
如果给系统加上一个幅值为T的阶跃力矩 干扰,则系统的稳态误差为:
T lim sT(s)keTKm
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5.1.3机器人示教编程方式
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5.1 概述
构成机器人控制系统的要素主要有：计算机硬 件系统及控制软件；输入／输出设备；驱动器； 传感器系统。它们之间的关系如图所示：
简化后:
d (s)
Ke
Km JS ( f KmKv)
1 S
(s)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第5章机器人的控制系统-课件
绝对式编码器和增量式编码器；
按照结构及信号转换方式，又可分为光电式、接触式及电
磁式等。
第5章 机器人的控制系统
5.1 机器人传感器
5.1.2 机器人内部传感器
一、位置传感器
2.1 绝对式光电编码器
绝对式编码器是一种直接编码式的测量元件，它可以直接
把被测转角或位移转化成相应的代码，指示的是绝对位置而无 绝对误差，在电源切断时不会失去位置信息。但其结构复杂， 价格昂贵，且不易做到高精度和高分辨率。
3. 1．电位器式位移传感器
4.
电位器式位移传感器主要有电位器和滑动触点组成，通过
触点的滑动改变电位器的阻值来测量信号的大小。
第5章 机器人的控制系统
5.1 机器人传感器
1.1 旋转型电位器式位移传感器 可变电阻做成圆弧形，滑动触点
是一个带有回转中心的电刷，电刷触 点与弧形电阻接触，其回转中心与被 测角度的回转中心及可变电阻的回转 中心重叠。当被测角度发生变化时， 电刷转过的角度随之改变。
精品
第5章机器人的控制系统
第5章 机器人的控制系统
5.1 机器人传感器
5.1.1 机器人传感器的特点和要求 一、机器人传感器基础知识
传感器定义：一种以一定精度将被测量(如位移、力、 加速度、温度等)转换为与之有确定对应关系、易于精 确处理和测量的某种物理量(如电量)的测量部件或装置。
完整的传感器组成：包括敏感元件、转换元件、基本转 换电路三部分。 A、敏感元件和转换元件的功能：将某种不便测量的物 理量转换为易于测量的物理量，构成传感器的结构部分
格雷码 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
二进制码 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
机器人的控制系统(PPT163页)
一、机器人控制系统的结构
图5-5 分散控制方式的控制框图
一、机器人控制系统的结构
两级分布式控制系统通常由上位机、下位机和网络组成。上位机 可以进行不同的轨迹规划和算法控制，下位机用于进行插补细分、控 制优化等。上位机和下位机通过通信总线相互协调工作。这里的通信 总线可以是RS 232、RS 485、EEE 488及USB总线等形式。现在， 以太网和现场总线技术的发展为机器人提供了更快速、稳定、有效的 通信服务，尤其是现场总线。现场总线应用于生产现场，在微机化测 量控制设备之间实现双向多结点数字通信，从而形成了新型的网络集 成式全分布控制系统——现场总线控制系统(fieldbus control system， FCS)。在工厂生产网络中，将可以通过现场总线连接的设备统称为现 场设备/仪表。从系统论的角度来说，工业机器人作为工厂的生产设备 之一，也可以归纳为现场设备。在机器人系统中引入现场总线技术后， 更有利于机器人在工业生产环境中的集成。
学习单元一 机器人的控制系统概述
一、机器人控制系统的特点
多数机器人的结构是一个空间开链结构，各个关节的运动 是相互独立的，为了实现机器人末端执行器的运动，需要多关 节协调运动，因此，机器人控制系统与普通的控制系统比较， 要复杂一些。具体来讲，机器人控制系统主要具有以下特点。
(1)机器人控制系统是一个多变量控制系统，即使简单的工 业机器人也有3～5个自由度，比较复杂的机器人有十几个自由 度，甚至几十个自由度，每个自由度一般包含一个伺服机构， 多个独立的伺服系统必须有机地协调起来。例如，机器人的手 部运动是所有关节的合成运动，要使手部按照一定的轨迹运动， 就必须控制各关节协调运动，包括运动轨迹、动作时序等多方 面的协调。
二、机器人控制系统的组成
《机器人控制》课件
总结词
描述机器人轨迹规划的方法和步骤。
详细描述
介绍机器人轨迹规划的定义、目的和意义，以及基于时间、基于距离、基于加速 度等轨迹规划方法，并给出相应的规划步骤和实例。
04
机器人控制算法
基于规则的控制算法
基础且常用
基于规则的控制算法是机器人控制中最为基础和常用的算法之一。它根据预先设 定的规则或逻辑，对机器人的运动进行控制。这种算法通常比较简单，易于实现 ，适合于一些简单的、确定性强的任务。
详细描述
介绍机器人运动学的定义、研究内容 、坐标系建立、运动学方程的建立等 基本概念，以及正运动学和逆运动学 的求解方法。
机器人动力学基础
总结词
描述机器人动力学的基础概念和原理。
详细描述
介绍机器人动力学的基本概念，如牛顿-欧拉方程、拉格朗日方程等，以及机器 人在各种运动状态下的动力学特性。
机器人轨迹规划
服务机器人应用实例
家庭服务
服务机器人进入家庭，提 供清洁、烹饪、照看老人 和儿童等服务，提高家庭 生活质量。
医疗护理
服务机器人在医疗护理领 域协助医生诊断、护理病 人，提高医疗服务水平。
旅游导览
服务机器人在旅游景区提 供导览服务，为游客提供 详细的信息和便利的导航 。
特种机器人应用实例
深海探测
特种机器人潜入深海进行资源勘探、海洋生物研 究等，拓展人类对海洋的认识。
《机器人控制》ppt课件
• 机器人控制概述 • 机器人感知与决策 • 机器人运动控制 • 机器人控制算法 • 机器人应用实例
01
机器人控制概述
机器人控制的基本概念
机器人控制
控制系统的目标
指通过预设的算法或指令，使机器人 按照要求完成一系列动作或任务的过 程杂、精确的 任务。
描述机器人轨迹规划的方法和步骤。
详细描述
介绍机器人轨迹规划的定义、目的和意义，以及基于时间、基于距离、基于加速 度等轨迹规划方法，并给出相应的规划步骤和实例。
04
机器人控制算法
基于规则的控制算法
基础且常用
基于规则的控制算法是机器人控制中最为基础和常用的算法之一。它根据预先设 定的规则或逻辑，对机器人的运动进行控制。这种算法通常比较简单，易于实现 ，适合于一些简单的、确定性强的任务。
详细描述
介绍机器人运动学的定义、研究内容 、坐标系建立、运动学方程的建立等 基本概念，以及正运动学和逆运动学 的求解方法。
机器人动力学基础
总结词
描述机器人动力学的基础概念和原理。
详细描述
介绍机器人动力学的基本概念，如牛顿-欧拉方程、拉格朗日方程等，以及机器 人在各种运动状态下的动力学特性。
机器人轨迹规划
服务机器人应用实例
家庭服务
服务机器人进入家庭，提 供清洁、烹饪、照看老人 和儿童等服务，提高家庭 生活质量。
医疗护理
服务机器人在医疗护理领 域协助医生诊断、护理病 人，提高医疗服务水平。
旅游导览
服务机器人在旅游景区提 供导览服务，为游客提供 详细的信息和便利的导航 。
特种机器人应用实例
深海探测
特种机器人潜入深海进行资源勘探、海洋生物研 究等，拓展人类对海洋的认识。
《机器人控制》ppt课件
• 机器人控制概述 • 机器人感知与决策 • 机器人运动控制 • 机器人控制算法 • 机器人应用实例
01
机器人控制概述
机器人控制的基本概念
机器人控制
控制系统的目标
指通过预设的算法或指令，使机器人 按照要求完成一系列动作或任务的过 程杂、精确的 任务。
机器人的基本控制方法课件
控制系统(Control System)
控制系统的作用是根据用户的指令对机构本体进行操作和 控制，完成作业的各种动作。
2
变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分
下面通过PUMA机器人来说明机器人的控制系统:
1
变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分
§5.1 机器人控制系统的结构和工作原理
(The Structure and Principle of Robot Control System) 一、机器人系统 机构本体(Mechanism)
3
变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分
第5章 机器人基本控制方法
（The Basic Control Strategy of Robot）
Ø 机器人控制系统的结构和工作原理 Ø 轨迹控制 Ø 机器人的力Байду номын сангаас制
PUMA机器人是美国Unimation 公司于20 世纪70 年代末推出的 商品化工业机器人。有多个系 列的产品，每个系列产品都有 腰旋转、肩旋转、肘旋转和手 腕的回转、弯曲和旋转轴，构 成六自由度的开链式机构。具 有速度快、精度高、灵活精巧、 编程控制容易等特点，广泛应 用，PUMA机器人控制器采用 逆运算机分级控制结构，使用 VAL机器人编程言。
控制系统的作用是根据用户的指令对机构本体进行操作和 控制，完成作业的各种动作。
2
变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分
下面通过PUMA机器人来说明机器人的控制系统:
1
变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分
§5.1 机器人控制系统的结构和工作原理
(The Structure and Principle of Robot Control System) 一、机器人系统 机构本体(Mechanism)
3
变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分
第5章 机器人基本控制方法
（The Basic Control Strategy of Robot）
Ø 机器人控制系统的结构和工作原理 Ø 轨迹控制 Ø 机器人的力Байду номын сангаас制
PUMA机器人是美国Unimation 公司于20 世纪70 年代末推出的 商品化工业机器人。有多个系 列的产品，每个系列产品都有 腰旋转、肩旋转、肘旋转和手 腕的回转、弯曲和旋转轴，构 成六自由度的开链式机构。具 有速度快、精度高、灵活精巧、 编程控制容易等特点，广泛应 用，PUMA机器人控制器采用 逆运算机分级控制结构，使用 VAL机器人编程言。
《机器人控制系统》课件
2 封闭式控制系统
独立运行且对外部输入不敏感的控制系统， 通常用于自动化生产线。
机器人控制系统的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ作原理
1
信号采集
传感器感知环境并将相关信号转化为数字或模拟信号。
2
信号处理
控制器对采集到的信号进行处理和分析，得出机器人需要采取的行动。
3
控制指令发送
控制器向执行器发送控制指令，指示机器人进行相应的动作和任务。
机器人控制系统的组成
传感器
用于感知机器人周围环境的 设备，如视觉传感器、力传 感器等。
控制器
负责接收和处理传感器信号， 并发出控制指令的中央处理 单元。
执行器
根据控制器发送的指令，驱 动机器人执行相应的动作和 任务的设备。
机器人控制系统的分类
1 开放式控制系统
允许通过外部输入对机器人进行干预和调整 的控制系统。
《机器人控制系统》PPT 课件
机器人控制系统是现代科技的重要组成部分。本课程介绍了机器人控制系统 的基本原理和应用，帮助您了解机器人控制系统在工业、物流、医疗和安防 等领域的重要性。
机器人控制系统简介
机器人控制系统是指用于控制机器人运动和行为的一系列技术和设备。在本节中，我们将介绍机器人控制系统 的基本概念和重要性。
安防监控
机器人控制系统在巡 逻、监控和警报等方 面增强安全防范能力。
机器人控制系统的未来展望
1 人工智能技术的发展与应用
机器学习和深度学习等人工智能技术将进一步提升机器人控制系统的智能化和自主性。
2 机器人控制系统的发展趋势
模块化、灵活性和可扩展性是未来机器人控制系统发展的关键方向。
结论
机器人控制系统在工业、物流、医疗和安防等领域具有重要的应用价值，对 未来社会的发展和进步起着关键作用。
第5章机器人控制ppt课件
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。
2. 示教编程方式
1)
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。
一边分别示教位置、 速度、 操作顺序等的示教方式。
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。
点位(PTP)与连ห้องสมุดไป่ตู้(CP)控制
x x x
i
i1
y y y
i
i1
l x2 y2
N l/l
分时控制
同时控制
多轴协调控制
5.3 工业机器人控制系统的主要功能
1. 2. 运动控制功能
5.3.1 1. 1) 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,
5.4.2 连续轨迹控制方式(CP)
手把手示教编程也能实现点位控制,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。
2)
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。
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。
2. 示教编程方式
1)
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。
一边分别示教位置、 速度、 操作顺序等的示教方式。
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。
点位(PTP)与连ห้องสมุดไป่ตู้(CP)控制
x x x
i
i1
y y y
i
i1
l x2 y2
N l/l
分时控制
同时控制
多轴协调控制
5.3 工业机器人控制系统的主要功能
1. 2. 运动控制功能
5.3.1 1. 1) 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,
5.4.2 连续轨迹控制方式(CP)
手把手示教编程也能实现点位控制,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。
2)
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。
《机器人的控制系统》课件
应用领域
了解机器人控制系统在工业自动化、医疗护理、农业与食品加工等领域的广泛应用。
机器人的控制系统技术
传感器技术
探索机器人控制系统中的传感器 技术，如摄像头、激光雷达和力 觉传感器。
数据处理与算法
研究机器人控制系统中的数据处 理和算法，以实现高效、准确的 决策与规划。
控制器设计与实现
了解机器人控制系统中的控制器 设计和实现原理，包括硬件架构 和软件编程。
探讨人机协作和智能感知在机器人控制系统中的发展和应用前景。
2 自主决策与深度学习
研究自主决策和深度学习技术对机器人控制系统的影响和潜在机会。
3 安全性与可靠性
考虑机器人控制系统的安全性和可靠性问题，以建立安全且可信赖的机器人系统。
机器人的控制系统发展
感谢大家参与本《机器人的控制系统》PPT课件。希望通过本课程的学习，您 能够深入了解机器人控制系统的技术和应用，为未来的机器人发展做出贡献。
《机器人的控制系统》 PPT课件
欢迎大家来到《机器人的控制系统》PPT课件。在本课程中，我们将深入研究 机器人控制系统的关键概念、技术和应用领域，并探讨未来的挑战和趋势。
机器人的控制系统概述
系统组成
了解机器人控制系统的基本组成，包括感知与数据采集、决策与规划、执行与控制。
技术要点
掌握机器人控制系统的关键技术，如传感器技术、数据处理与算法、控制器设计与实现。
机器人控制系统的应用领域
Байду номын сангаас
1
工业自动化
探索机器人控制系统在自动化生产线上的应用，提高生产效率和产品质量。
2
医疗护理
了解机器人控制系统在医疗领域的应用，如手术机器人和辅助护理机器人。
了解机器人控制系统在工业自动化、医疗护理、农业与食品加工等领域的广泛应用。
机器人的控制系统技术
传感器技术
探索机器人控制系统中的传感器 技术，如摄像头、激光雷达和力 觉传感器。
数据处理与算法
研究机器人控制系统中的数据处 理和算法，以实现高效、准确的 决策与规划。
控制器设计与实现
了解机器人控制系统中的控制器 设计和实现原理，包括硬件架构 和软件编程。
探讨人机协作和智能感知在机器人控制系统中的发展和应用前景。
2 自主决策与深度学习
研究自主决策和深度学习技术对机器人控制系统的影响和潜在机会。
3 安全性与可靠性
考虑机器人控制系统的安全性和可靠性问题，以建立安全且可信赖的机器人系统。
机器人的控制系统发展
感谢大家参与本《机器人的控制系统》PPT课件。希望通过本课程的学习，您 能够深入了解机器人控制系统的技术和应用，为未来的机器人发展做出贡献。
《机器人的控制系统》 PPT课件
欢迎大家来到《机器人的控制系统》PPT课件。在本课程中，我们将深入研究 机器人控制系统的关键概念、技术和应用领域，并探讨未来的挑战和趋势。
机器人的控制系统概述
系统组成
了解机器人控制系统的基本组成，包括感知与数据采集、决策与规划、执行与控制。
技术要点
掌握机器人控制系统的关键技术，如传感器技术、数据处理与算法、控制器设计与实现。
机器人控制系统的应用领域
Байду номын сангаас
1
工业自动化
探索机器人控制系统在自动化生产线上的应用，提高生产效率和产品质量。
2
医疗护理
了解机器人控制系统在医疗领域的应用，如手术机器人和辅助护理机器人。
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敏感元件:将某种不便测量的物理量转换为易于测量的物 理量，与转换元件件一起构成传感器的结构部分;
基本转换电路:将敏感元件产生的易测量小信号进行变换， 使传感器的信号输出符合具体工业系统的要求。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
机器人传感器除了常见的位置、速度传感器外，还包括 以下几类传感器：
(1) 简单触觉——确定工件对象是否存在。 (2) 复合触觉——确定工件对象是否存在以及它的尺寸 和形状等。 (3) 简单力觉——单维力的测量。 (4) 复合力觉——多维力的测量。 (5) 接近觉——工作对象的非接触探测。 (6) 简单视觉——孔、边、拐角等的检测。 (7) 复合视觉——识别工作对象的形状等。 一些特殊领域应用的机器人还可能需要具有温度、湿度、 压力、滑动量、化学性质等感觉能力方面的传感器。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
6．响应时间 响应时间是传感器的动态特性指标，是指传感器的输入 信号变化后，其输出信号变化一个稳定值所需要的时间。 在某些传感器中，输出信号在达到某一稳定值以前会发 生短时间的振荡。 响应时间的计算应当以输入信号起始变化的时刻为始点， 以输出信号达到稳定值时刻为终点。实质上，还需要规定一 个稳定值范围，只要输出信号的变化不再超出此范围，即可 认为它已经达到了稳定值。对于具体系统设计，还应规定响 应时间容许上限。
机器人技术基础
Байду номын сангаас
第五章 机器人控制系统
1．灵敏度
灵敏度是指传感器的输出信号达到稳定时，输出信号变化 与输入信号变化的比值。假如传感器的输出和输入呈线性关系， 其灵敏度可表示为 S y
x
假设传感器的输出与输入呈非线性关系，其灵敏度就是该
曲线的导数
S dy dx
传感器的灵敏度越大，传感器的输出信号精确度越高，线 性程度越好。但是过高的灵敏度有时会导致传感器输出稳定 性下降，所以应该根据机器人的要求选择适中的传感器灵敏 度。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
3．精度 传感器的精度是指传感器的测量输出值与实际被测量值 之间的误差。在机器人系统设计中，应该根据系统的工作精 度要求选择合适的传感器精度。 传感器精度的使用条件和测量方法。
• 使用条件应包括机器人所有可能的工作条件。 • 用于检测传感器精度的测量仪器必须具有高一级的精度，精度测试
从式中可以看出，输入信号(角度)与
输出信号(电压)呈线性关系。这种弧形
电阻最大的测量角度为360°。
图5.1 旋转型电位器式位移 传感器
机器人技术基础
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
二、传感器的性能指标 (1) 基本参数:量程(测量范围、量程及过载能力)、灵敏度、 静态精度和动态性能(频率特性及阶跃特性)。 (2) 环境参数:温度、振动冲击及其他参数(潮湿、腐蚀及 抗电磁干扰等)。 (3) 使用条件:电源、尺寸、安装方式、电信号接口及校 准周期等.
操作机器人根据具体用途不同可以选择不同的控制方式， 如位置控制、速度控制及力控制等。
在这些控制方式中，机器人系统所应具有的基本传感单元 是位置和速度传感器。
机器人控制系统的基本单元是机器人单关节位置、速度控 制。
因此用于检测关节位置或速度的传感器也成为机器人关节 组件中的基本单元。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
一、位置传感器 位置控制是机器人最基本的控制要求，而位置和位移的 检测也是机器人最基本的感觉要求。 根据其工作原理和组成的不同有各种不同的形式，常见 的有电阻式、电容式、电感式位移传感器及编码式位移传感 器、霍尔元件位移传感器、磁栅式位移传感器等。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
1．电位器式位移传感器 电位器式位移传感器主要有电位器和滑动触点组成，通过 触点的滑动改变电位器的阻值来测量信号的大小。 角位移测量：如图5.1所示。
也需要考虑到最坏的工作条件。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
4．重复性 重复性是指传感器在其输入信号按同一方式进行全量程 连续多次测量时，相应测试结果的变化程度。 对于多数传感器来说，重复性指标都优于精度指标。这 些传感器的精度不一定很高，但只要它的温度、湿度、受力 条件和其他参数不变，传感器的测量结果也没有较大变化。 同样，传感器重复性也应考虑使用条件和测试方法的问题。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
第五章 机器人控制系统【课件】
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
5.1 机器人传感器
5.1.1 机器人传感器的特点和要求
一、机器人传感器的种类
传感器是一种以一定精度将被测量转换为与之有确定对 应关系、易于精确处理和测量的某种物理量的测量部件或装 置。
完整的传感器应包括敏感元件、转换元件、基本转换电 路三部分。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
7．抗干扰能力
由于传感器输出信号的稳定是控制系统稳定工作 的前提，为防止机器人系统的意外动作或发生故障， 传感器系统设计必须采用可靠性设计技术。通常这个 指标通过单位时间内发生故障的概率来定义，因此是 一个统计指标。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
5.1.2 机器人内部传感器
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
2．线性度
线性度反映传感器输出信号与输入信号之间的线性程度。 假设传感器的输出信号为y，输入信号为x，则y与x的关系为
y bx
机器人控制系统应该选用线性度较高的传感器。大多数情况 下，b都是x的函数，即
bf(x)a 0a 1xa 2x2
如果传感器的输入量变化不太大,那么可以取b=a0，近似地 把传感器的输出和输入看成是线性关系。这种将传感器的输出 输入关系近似为线性关系的过程称为传感器的线性化。常用的 线性化方法有割线法、最小二乘法、最小误差法等。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
5．分辨率 分辨率是指传感器在整个测量范围内所能辨别的被测量 的最小变化量，或者所能辨别的不同被测量的个数。 无论是示教-再现型机器人，还是可编程型机器人，多对 传感器的分辨率有一定的要求。传感器的分辨率直接影响机 器人的可控程度和控制品质。一般需要根据机器人的工作任 务规定传感器分辨率的最低限度要求。
基本转换电路:将敏感元件产生的易测量小信号进行变换， 使传感器的信号输出符合具体工业系统的要求。
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第五章 机器人控制系统
机器人传感器除了常见的位置、速度传感器外，还包括 以下几类传感器：
(1) 简单触觉——确定工件对象是否存在。 (2) 复合触觉——确定工件对象是否存在以及它的尺寸 和形状等。 (3) 简单力觉——单维力的测量。 (4) 复合力觉——多维力的测量。 (5) 接近觉——工作对象的非接触探测。 (6) 简单视觉——孔、边、拐角等的检测。 (7) 复合视觉——识别工作对象的形状等。 一些特殊领域应用的机器人还可能需要具有温度、湿度、 压力、滑动量、化学性质等感觉能力方面的传感器。
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第五章 机器人控制系统
6．响应时间 响应时间是传感器的动态特性指标，是指传感器的输入 信号变化后，其输出信号变化一个稳定值所需要的时间。 在某些传感器中，输出信号在达到某一稳定值以前会发 生短时间的振荡。 响应时间的计算应当以输入信号起始变化的时刻为始点， 以输出信号达到稳定值时刻为终点。实质上，还需要规定一 个稳定值范围，只要输出信号的变化不再超出此范围，即可 认为它已经达到了稳定值。对于具体系统设计，还应规定响 应时间容许上限。
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第五章 机器人控制系统
1．灵敏度
灵敏度是指传感器的输出信号达到稳定时，输出信号变化 与输入信号变化的比值。假如传感器的输出和输入呈线性关系， 其灵敏度可表示为 S y
x
假设传感器的输出与输入呈非线性关系，其灵敏度就是该
曲线的导数
S dy dx
传感器的灵敏度越大，传感器的输出信号精确度越高，线 性程度越好。但是过高的灵敏度有时会导致传感器输出稳定 性下降，所以应该根据机器人的要求选择适中的传感器灵敏 度。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
3．精度 传感器的精度是指传感器的测量输出值与实际被测量值 之间的误差。在机器人系统设计中，应该根据系统的工作精 度要求选择合适的传感器精度。 传感器精度的使用条件和测量方法。
• 使用条件应包括机器人所有可能的工作条件。 • 用于检测传感器精度的测量仪器必须具有高一级的精度，精度测试
从式中可以看出，输入信号(角度)与
输出信号(电压)呈线性关系。这种弧形
电阻最大的测量角度为360°。
图5.1 旋转型电位器式位移 传感器
机器人技术基础
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
二、传感器的性能指标 (1) 基本参数:量程(测量范围、量程及过载能力)、灵敏度、 静态精度和动态性能(频率特性及阶跃特性)。 (2) 环境参数:温度、振动冲击及其他参数(潮湿、腐蚀及 抗电磁干扰等)。 (3) 使用条件:电源、尺寸、安装方式、电信号接口及校 准周期等.
操作机器人根据具体用途不同可以选择不同的控制方式， 如位置控制、速度控制及力控制等。
在这些控制方式中，机器人系统所应具有的基本传感单元 是位置和速度传感器。
机器人控制系统的基本单元是机器人单关节位置、速度控 制。
因此用于检测关节位置或速度的传感器也成为机器人关节 组件中的基本单元。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
一、位置传感器 位置控制是机器人最基本的控制要求，而位置和位移的 检测也是机器人最基本的感觉要求。 根据其工作原理和组成的不同有各种不同的形式，常见 的有电阻式、电容式、电感式位移传感器及编码式位移传感 器、霍尔元件位移传感器、磁栅式位移传感器等。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
1．电位器式位移传感器 电位器式位移传感器主要有电位器和滑动触点组成，通过 触点的滑动改变电位器的阻值来测量信号的大小。 角位移测量：如图5.1所示。
也需要考虑到最坏的工作条件。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
4．重复性 重复性是指传感器在其输入信号按同一方式进行全量程 连续多次测量时，相应测试结果的变化程度。 对于多数传感器来说，重复性指标都优于精度指标。这 些传感器的精度不一定很高，但只要它的温度、湿度、受力 条件和其他参数不变，传感器的测量结果也没有较大变化。 同样，传感器重复性也应考虑使用条件和测试方法的问题。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
第五章 机器人控制系统【课件】
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
5.1 机器人传感器
5.1.1 机器人传感器的特点和要求
一、机器人传感器的种类
传感器是一种以一定精度将被测量转换为与之有确定对 应关系、易于精确处理和测量的某种物理量的测量部件或装 置。
完整的传感器应包括敏感元件、转换元件、基本转换电 路三部分。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
7．抗干扰能力
由于传感器输出信号的稳定是控制系统稳定工作 的前提，为防止机器人系统的意外动作或发生故障， 传感器系统设计必须采用可靠性设计技术。通常这个 指标通过单位时间内发生故障的概率来定义，因此是 一个统计指标。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
5.1.2 机器人内部传感器
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
2．线性度
线性度反映传感器输出信号与输入信号之间的线性程度。 假设传感器的输出信号为y，输入信号为x，则y与x的关系为
y bx
机器人控制系统应该选用线性度较高的传感器。大多数情况 下，b都是x的函数，即
bf(x)a 0a 1xa 2x2
如果传感器的输入量变化不太大,那么可以取b=a0，近似地 把传感器的输出和输入看成是线性关系。这种将传感器的输出 输入关系近似为线性关系的过程称为传感器的线性化。常用的 线性化方法有割线法、最小二乘法、最小误差法等。
机器人技术基础
第五章 机器人控制系统
5．分辨率 分辨率是指传感器在整个测量范围内所能辨别的被测量 的最小变化量，或者所能辨别的不同被测量的个数。 无论是示教-再现型机器人，还是可编程型机器人，多对 传感器的分辨率有一定的要求。传感器的分辨率直接影响机 器人的可控程度和控制品质。一般需要根据机器人的工作任 务规定传感器分辨率的最低限度要求。