在機器人接觸操作中,引入順應運動概念來表示為克服機器人與環境之間相互接觸所產生的巨大的接觸力,通過控制機器人所操作的工件和環境之間的接觸力來調整或修正它們之間的相對位置或運動等情形。一般把採用力信息反饋的順應稱為主動順應,將機械結構或裝置在外力作用下的順應變形稱為被動順應。
基本介紹
- 中文名:順應運動
- 外文名:Compliance movement
- 表示參數:環境接觸力
- 領域:機器人控制技術
概述,類型,控制方法,
概述
順應性運動也稱為順從性或依從性運動,是指機器人從事與環境或工件存在連續接觸的任務,其末端執行器的運動軌跡需由接觸力進行修正。為實現這種運動所進行的控制則稱為順應性控制(也稱為順從性控制),如果對機器人作用於環境的這種接觸力加以控制,則出現了機器人的力控制問題。由於力控制問題只有在機器人進行順應性運動的情況下才產生,所以機器人控制往往又稱為順應性力控制。
類型
所謂順應是指機器人對外界環境變化適應的能力。機器人與外界環境接觸時,即使環境發生了變化,如零件位置或尺寸的變化,機器人仍然與環境保持預定的接觸力,這就是機器人的順應能力,為此,要求對機器施加順應控制。順應控制本質上是位置和力的混合控制。順應控制有被動式和主動式兩種。
被動順應是由一定的機械裝置產生的。用於裝配任務的裝置回響快、價格便宜。但是它的使用範圍有一定的局限性。由此構想,設計一種控制器,使它能夠調整末端件的剛度,以適應各種零件的裝配。同時也可以不同的裝配狀態調整末端件的剛度,這就是主動順應。末端件的剛度取決於關節伺服剛度、關節機構的剛度和連桿的剛度。因此,可以根據末端件預期的剛度,計算出關節剛度。設計適當的控制器,可以調整關節伺服系統的位置增益,使關節的伺服剛度與末端件的預期的剛度相適應。
控制方法
機器人控制技術的發展可追溯到主從遙控器的研究時代,當時人們發現,由於無去得到從操作手與環境接觸的任何力信息,因而很難完成要求與工業環境有接觸的操作。為此,開始在機器人操作手上安裝感測器,而把感測器檢測的信號作為操作人員控制操作器動作的依據。經過多年的研究與探索,目前解決機器人與作業對象相接觸的順應性控制的方法有以下幾種。
(1)在機器人中引入機械被動順應,一般是在操作器與末端執行器之間加入機械柔性接置。依靠彈性體的形變直接引起操作器的運動和力。
(2)主動順應即力控制,它是在機器人位置控制的基礎上引入力信號的反饋,通過控制算法,力控制器產生控制指令去驅動機器人操作器運動,以順應外界約束。
(3)將被動式順應與主動式順應控制結合起來的綜合控制,稱為主動式柔順手腕控制。