工业机器人技术基础7.5.2工业机器人的运动控制(力控制)-课件

工业机器人的力控制技术使用教程工业机器人是现代制造业中的重要设备，它们能够在生产线上执行复杂的任务，如装配、焊接、喷漆等。

力控制对于工业机器人的精确操作具有重要意义。

本文将介绍工业机器人的力控制技术的使用教程，帮助读者了解力控制技术的原理和应用，以及在工业机器人操作中的实际应用。

一、力控制技术的基本原理力控制技术是指通过机器人自身的传感器感知外界的力信息，并根据设定的控制策略进行动作调整，以达到精确控制的目的。

常用的力控制技术有力觉反馈控制和力/位置控制。

1.力觉反馈控制力觉反馈控制是通过机器人手持工具或手指，感知物体的接触力信息，并反馈到机器人的控制系统中进行动作调整。

主要应用于需要对物体施加精确力量的应用，如装配、注射等。

通过力觉传感器获取接触力信息，再通过控制算法实现力的调节和控制。

2.力/位置控制力/位置控制是将机器人的位置控制和力控制相结合，通过对位置和力量的控制达到精确控制的目的。

在力/位置控制中，机器人首先基于位置信息进行运动，当与工件发生碰撞或受到力的作用时，机器人会根据设定的力控制策略调整位置和力量，使得机器人能够更加精确地执行任务。

二、力控制技术的应用力控制技术在工业机器人操作中有着广泛的应用。

下面将介绍几个常见的应用场景。

1.装配在装配过程中，工业机器人需要对零部件进行精确的插入和连接。

通过力觉反馈控制技术，机器人可以感知到零部件的位置和接触力，从而调整插入的力量和角度，使得零部件能够正确地安装在相应的位置上。

2.焊接焊接是工业机器人的重要应用领域之一。

在焊接过程中，机器人需要根据焊接位置和工件的形状等信息来调整焊接的力量和焊接头的位置。

力/位置控制技术可以帮助机器人实现精确的焊接动作，保证焊点的质量和连接的牢固度。

3.喷涂喷涂是工业机器人广泛应用于汽车、家具等行业的重要任务之一。

在喷涂过程中，机器人需要根据被喷涂物体的表面形状和材质等信息来控制喷涂头的位置和喷涂的力量。

力控制技术可以使得机器人能够自动感知到喷涂物体表面的阻力，从而调整喷涂的力量和速度，实现均匀和一致的喷涂效果。

机器人的运动控制与力控制机器人技术一直是人类研究和探索的热门领域之一，机器人的运动控制和力控制作为其中关键的技术之一，一直备受关注。

随着科技的不断发展，人们对机器人在各个领域的应用需求也日益增加，因此对机器人的运动控制和力控制的研究也变得尤为重要。

在机器人的运动控制中，传统的方法主要包括路径规划、轨迹跟踪和速度控制等。

通过对机器人的动力学模型和轨迹规划算法的研究，可以实现机器人在复杂环境中的自主导航和运动控制。

而力控制则是指机器人在与外界环境交互时，能够根据外部力的变化做出相应的动作调整，以实现与外界环境的合作和互动。

力控制技术在工业生产和服务机器人领域都有着重要的应用，尤其是在需要和人类密切合作的场景中，力控制技术更是至关重要。

近年来，随着人工智能和机器学习等新兴技术的发展，机器人的运动控制和力控制也面临着新的挑战和机遇。

通过将深度学习技术引入到机器人的运动控制中，可以实现更加精准和复杂的运动控制，提高机器人的自主导航和操作能力。

而在力控制方面，感知技术和控制算法的不断创新也为机器人与外界环境的互动提供了更多可能性，使机器人能够更加灵活地适应不同的工作环境和任务需求。

除了在工业生产和服务机器人领域的应用外，机器人的运动控制和力控制技术也在医疗、军事和航天等领域得到广泛应用。

例如，在医疗机器人领域，精准的运动控制和力控制技术可以实现微创手术和精细治疗，提高手术成功率和患者生存率。

在军事领域，机器人的运动控制和力控制技术可以用于无人作战系统和军事装备维护等方面，提高作战效率和减少人员伤亡。

在航天领域，机器人的运动控制和力控制技术可以用于太空探索和维护航天器等任务，扩大人类的空间探索领域。

尽管机器人的运动控制和力控制技术取得了长足的进步，但仍然面临着一些挑战和难点。

例如，在复杂环境中的自主导航和路径规划、外部力传感和控制算法的设计优化等方面都需要不断探索和改进。

同时，机器人的运动控制和力控制技术也需要与感知、智能和控制等技术结合，才能实现更加智能和高效的机器人系统。

ADAMS 环境下工业 robot 运动控制和联合仿真摘要虚拟样机技术就是在建造第一台物理样机之前 , 设计师利用计算机技术建立机械系统的数字化模型 , 进行仿真分析并以图形方式显示该系统在真实工程条件下的各种特性 , 从而修改并得到最优设计方案的技术。

ADAMS 软件是目前国际上应用最为广泛的虚拟样机分析软件,用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。

但针对复杂的 robot 机械系统,要想准确的控制其运动,仅依靠 ADAMS 软件自身也很难做到; MATLAB 软是 Mathworks 公司开发的一种集计算、图形可视化和编辑功能于一体的优秀数学应用软件,具有强大的计算能力,能够建立复杂的控制模型准确控制复杂robot 系统的运动; OpenGL (开放式图形库全称是 SGI 公司开发的底层三维图形API ,目前在图形开发领域已成为工业标准。

使用 OpenGL 可以创建视觉质量接近射线跟踪程序的精致漂亮的 3D 图形。

Visual C++ 6.0已经成为集编辑、编译。

运行、调试为一体的功能强大的集成编程环境,在 Windows 编程中占有重要地位。

OpenGL 和 Visual C++ 6.0有紧密接口,利用二者可以开发出优秀的视镜仿真系统。

ADAMS 、 MATLAB 和 Visual C++ 6.0由于定位不同, 都有各自的优势和缺点, 但是三者之间又可以通过接口联合控制或者混合编程。

本文分别利用 ADAMS 对三自由度 robot 的运动学和轨迹优化方案进行研究,利用 Visual C++ 6.0、 OpenGL 和从 MATLAB 里导出的控制模型的数据对三自由度 robot 进行了视景仿真的研究。

论文首先通过建立坐标系和矩阵变换,对刚体的空间表示进行了阐述,然后采用通用的 D-H 法则,将 robot 关节角度参数化,推导出其正运动学方程和逆运动关节角,并计算出 robot 手部的初始坐标。