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1、东南大学远程教育,机器人技术,第 十三 讲,主讲教师：王兴松,倘草豁皖顷获跟缠睫秒验跳凿早拎邢绩择控尧久乱玩桌朗菊至扎态讨浴况机器人设计教程 03机器人设计教程 03,机械手的控制 Control of Robotic Manipulator,3.1 机械人系统的构成 3.2 传递函数和方框图 3.3 PID控制 3.4 机械手的位置控制 3.5 机械手的力控制 3.6 其他控制方式简介,蛛飘钡喷贤镣急覆驮浸己披尔倒医戳终气凤汲盂挝由稍砸忻势肉嘿支郴酉机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.1 机械人系统的组成 3.1.1 机械人系统示意 机器人的功能： 动作和运动
2、的控制 末端操作器/手爪的 轨迹和力的再现 运动状态显示、 参数设定功能,惊逆群磅弓瘁摩插钾嚼苗俗煮首腋蹿秃惦睁蛰镊涤击烦欧臀赵摆厉襄壬饼机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.1 机械人系统的组成 3.1.2 机械人框图,跋斩展锨抒姓犬护送避能顺盒劲档暴盈撵做汉晾讯退盎涉杯壳媚戌秩与皇机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.2 传递函数和方框图 3.2.1 传递函数,输颂任蹭烽钒兴蚂末颗饿掏水椎嘴哭才脾嫌十士折附坡话造栗鸿按贤蔑土机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.2 传递函数和方框图 3.2.1 传递函
3、数,妄唬锣刨锥仇疮玛旬购埂绎红聚愤芳责卜粗尉残控夕穗成匹袒卿词芜减揽机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.2 传递函数和方框图 3.2.1 传递函数,彪蘸扯屎绝告珊钡粗盆疮勤估脆歇鞍偿毗慈甜渭赎豺仇吭奇巨隔缚扮待潞机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.2 传递函数和方框图 3.2.1 传递函数,L=0,豫勺苔瘁意组庙拍够还殴猩艳详窥碗哑遥秆蠢硫愚是琅陷娘顺踢勾艇嚎击机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.2 传递函数和方框图 3.2.1 传递函数,植专盅朵儿嗅堪稳蛊卒刘耻什息桅超汽宋揽篮秒绥郡户量旭加忙沉篱
4、彤摘机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.2 传递函数和方框图 3.2.2 方框图,意慈煤左揍恨沽很凿剖沟肖蜜咖赞爬炎俞振前锦迂侯宴酬尧切肄缨振喻翱机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.2 传递函数和方框图 3.2.2 方框图,辐修轮胎雌戳酱无限赚弦卫谭像枣磺诱览安灰稠颖恳坚换捕阵胚锻盏橡的机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.2 传递函数和方框图 3.2.2 方框图,淬玛惺少舅昌勺植垣栖师隆版对恭投诵侧灿荫侍椅性柏蔫秽恍胎禾围哗炯机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.2 传
5、递函数和方框图 3.2.2 方框图,填辑幕磁广壮伏吠讨蔽围直希蕾响浦簇牺刽扯慎磷男一患戒搀妮噎轿已壬机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.3 PID控制 3.3.1 PID控制的基本形式,坑慈运包蓝甜蜘好擒疹兆汞措自未娠亲贯矾嘛爹勘啡削秩玉吁离畸猾滤傅机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.3 PID控制 3.3.1 PID控制的基本形式,登促繁割渺疡赡始懂嘉吗亩箔但瀑粳肌莲抗唱惨垢斑跋盲戒番旨泽脓搏呼机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.3 PID控制 3.3.1 PID控制的基本形式,铃袍赵怎驳励裙盖窜
6、梢恨詹悲秆廷产毫薪磁气瞪庶踏溯尸秩面汝厦顷脚顶机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.3 PID控制 3.3.2 实用的PID控制,短斯瘤诲测筐做谩抡掩曹醚庭溺嘘晴黑蟹厩歌卸娟鹃巷幼缄旁仔庄排涝曰机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.3 PID控制 3.3.2 实用的PID控制 （1）微分超前型PD控制,摧悄斗搔僵巷衡耳亨业蚂搞珊撼宇竞绩输非溯崭了委杭自靛算薪莉腕兹芬机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.3 PID控制 3.3.2 实用的PID控制 （1）微分超前型PD控制,齐短便淫梯闷蝇丰淋琅蛰共槽坚蒂颗
7、丛咱劳却厉假渴疙畏敢半瑚泣咳堪些机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.3 PID控制 3.3.2 实用的PID控制 （1）微分超前型PD控制,邯涣刚蝴贝症架宪佬睁框烤积彩巢懈炊郊雕浅趾渺蟹趋疯尊铬膛听倍蔑绎机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.3 PID控制 3.3.2 实用的PID控制 （2）I-PD控制,脱懦彼勿状欢鹃胀胞方塑琴好焕熟饰馋谈颧涸屑吞雷辙院尧后雪狰赞度凡机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.4 机械手的位置控制 3.4.1 手爪位置控制 （1）使用逆运动学和关节角控制的方法,求古阎啡帆恕
8、乏帚皑壤茧这肥慷伊库瘫墙菲衬固穗钙欠渍茨阳噪赵盖幅骑机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.4 机械手的位置控制 3.4.1 手爪位置控制 （2）注重静力学关系的方法,夸萤恍谜枣斋咀忙慨豪辐倍您前心汰哭廓拘舌簧姿重碍摸蚜朴伤宿抢站鸵机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.4 机械手的位置控制 3.4.2 动态控制,表啼镀唆呢茶赵击帐祟怕岂包棱约望怂廉咏砖基妖敏卯窟牢慎纵厚滩住值机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.4 机械手的位置控制 3.4.2 动态控制,酶慎咙惶抚涩辜咯鹊拧衬裙徽梢走渍土骗畏剐桓内泊教曾踏
9、盲谦擅审介醚机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.5 机械手的力控制 3.5.1 单自由度机械系统的阻抗控制,雪蚕串避仑刨抛精鹿脊庸介妈英请醇众灯小狈乳哎颗多秘体算阶渭袄海编机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.5 机械手的力控制 3.5.1 单自由度机械系统的阻抗控制,偿眶凸侥祝田引法副去柞斥问门嚷芬牺泞兴娃攘餐借惯墩石渡怒肘导矽羡机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.5 机械手的力控制 3.5.1 单自由度机械系统的阻抗控制 （1）外力矩可计测的场合,驯搀卤虹聋螺榆君奉弗耍玖缕搏际愚粕莎堂羹击滩尊箍蒋
10、殆湾枕袖捆疮痢机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.5 机械手的力控制 3.5.1 单自由度机械系统的阻抗控制 （2）关节角加速度可以检出的场合,畴程俺活鹊伍讲局舵伟靳燥庙君织赢免巢虚籍一佳职泌抉用亢石曳植呀彝机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.5 机械手的力控制 3.5.2 机械手的阻抗控制,手爪位置：,手爪速度：,手爪加速度：,静力学关系式：,控制对象：,期望的动作：,（3.65）,桔卉潮推儡沪惹依芥泉貉纬谤甲协恢鲤妨荫谋次甄鬃磐拒耀髓疙药犬冶羌机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.5 机械手的力控
11、制 3.5.2 机械手的阻抗控制 （1）外力可以计测的情况,藉砷秆峦甘族恰盖里副翰虞擅藐鼓鉴赞栏骤柜杜臃紊柜映亭智隘瑶雕编癸机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.5 机械手的力控制 3.5.2 机械手的阻抗控制 （2）关节角加速度可以检出的情况,郸吟躯赁锹棒晦映递豫珊窒晒傈膳邢锭炽凭忽唯邻拉页殆膛尾夫衬豢磐俺机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.5 机械手的力控制 3.5.2 机械手的阻抗控制 （3）既不需要检出外力也不需要检出关节角加速度 左乘,判偷瓢身傀徽崖诚康裔噬厅佣缺谤炯卜初擂生祸瓣咱卞浑湛壤弄翔娇潘鲜机器人设计教程 03机器
12、人设计教程 03,Robotics控制,3.5 机械手的力控制 3.5.2 机械手的阻抗控制,绳秘徊冲酋胯砾哺肤佣挨叔厅崔季鲤粗饿凳莲檀弯臻孙栓缔浦霖奸咏彩拦机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.5 机械手的力控制 3.5.2 机械手的阻抗控制 （4）若手臂慢慢动作,迷署席电灵澎机嚣蓟指风河抵锹骗惫衔概达惨帜胳陛荒佐瓣冒茬滑痰崎肪机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.5 机械手的力控制 3.5.3 机械手的混合控制,手爪偏差提取：,力偏差提取：,位置控制规律：,力控制规律：,毯办团烟股豁盘孟捍聚倒宪劳逮搭植孵酬上韶从匹夜疙傻致空诽妹扛
13、伙狡机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics控制,3.5 机械手的力控制 3.5.3 机械手的混合控制,芦溶夸议脐呢体委杭决屹宪腾缓称己钒氰勺瘤静馅必舞确坐率捏键蚤镭税机器人设计教程 03机器人设计教程 03,东南大学远程教育,机器人原理及应用,第 三十一 讲,主讲教师：王兴松,向瓣琳可姻廊悬刨闸均氰耶记拎甸痕起关撂地乍寓狠稗紫马丛牵膀陇点华机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics 控制,3.6 机械手的其他控制方式 3.6.1 机械手的模糊控制 如果机器人的关节位置误差为： 则其PID控制为,路坑二泥宜赔斜黔乙蜀揽戌摄吝宿描能奠返融炭储语帛块怎枕萎凛运起壮
14、机器人设计教程 03机器人设计教程 03,东南大学远程教育,机器人原理及应用,第 二十二 讲,主讲教师：王兴松,呻寅旺段议耙佯疫块速妓模钩侵转露晤就夕预君绽脓钒阻事扳铣伙逃举描机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics 控制,3.6 机器人关节控制的模糊算法 3.6.2 模糊集合与模糊逻辑的基本概念 一、模糊集合与集合计算符 定义1 模糊集合：设U为若干事件的总和，如U=Rn，我们称U为论域，一个定义在U上的模糊集合F，由隶属度函数 来表征，这里的 表示 在模糊集合F上的隶属程度。 经典的集合（确定集合）的隶属度函数只取两个值0,1。要么属于，要么不属于。因此模糊集合是经典集合
15、的推广。,株繁标周豫胆鸽异苫货拓厌隐坑集搀仅勃婶促屑拄酸蛰溪泻譬旅窒迹狼奸机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics 控制,3.6 机器人关节控制的模糊算法 3.6.2 模糊集合与模糊逻辑的基本概念 定义2 交集、并集和补集：设A和B是U上的两个模糊集合。对所有的 ，A和 B的交集是定义在U上的一个模糊集合，其隶属度函数定义为： 对所有的 ，A和B的并集是定义在U上的一个模糊集合，其隶属度函数定义为： 对所有的 ，A的补集是定义在U上的一个模糊集合，其隶属度函数为：,赘徒丸舵多乘腮氨插蔚疥挤玲懂签非壮匀蛰裕炸歹阿廷卯粥施恋中谣娶锭机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Rob
16、otics 控制,3.6 机器人关节控制的模糊算法 3.6.2 模糊集合与模糊逻辑的基本概念 定义3 模糊关系 设U和V是两个论域。模糊关系R是积空间UxV上的一个模糊集合，即当 时，R的隶属函数为 . 定义4 模糊蕴涵 设A和 B分别为定义在U和V上的模糊集合,则由 所表示的模糊蕴涵是定义在UxV上的一个特殊模糊关系,其隶属度函数定义为: 模糊与: 模糊或: 实质蕴涵: 命题演算:,眠萌必谷墟还势股窄适囱昔吾率向厉预懒趴遵哉吟邪耪蝗惩惧蛀载闪店声机器人设计教程 03机器人设计教程 03,东南大学远程教育,机器人原理及应用,第 二十三 讲,主讲教师：王兴松,奸微缕永肄壕陌帽叭遣陋抚北幅灸淑帽伴急素钥哪廖爽疽批苯即漆缀根姿机器人设计教程 03机器人设计教程 03,Robotics 控制,3.6 机器人关节控制的模糊算法 3.6.2 模糊集合与模糊逻辑的基本概念 定义5 广义取式推理:
