机器人控制器概述

机器人控制器是机器人的核心部件，机器人脉冲焊接，它实施 机器人的全部信息处理和对机械手的运动控制。 图40-U是控制器的工作原理图。工业机器人控 制器大多采用二级计算机结构，虚线框内为首级计算机，它的任务是规划和管理。机器人在示 教状态时，接受示教系统送来的各示教点位罝和 姿态信息、运动参数和工艺参数，并通过计算把

各点的示教（关节）坐标值转换成直角坐标值， 存人计算机内存。

机 器 人 手 臂 运 动 学 中 有 两 个 基 本 问 题 ：

1 ) 对 给 定 机 械 臂 ，机器人焊钛合金， 已 知 各 关 节 角 矢g(t)=[g1(t)，g2(t)，机器人，……，gn(t)]， 其 中n 为 自 由 度 ；求 末 端 操 作 器 相 对 于 参 考 坐 标 系 的 位 迓 和 姿 态 ，称 之 为 运 动 学 正 问 题 。 在 机 器 人 示 教 过 程 中 ， 机器 人 控 制 器 即 逐 点 进 行 运 动 学 正 问 题 运 算 。

2 ) 对 给 定 机 械 臂 ， 已 知 末 端 操 作 器 在 参 考坐 标 系 中 的 期 望 位 置 和 姿 态 ，机器人焊铜， 求 各 关 节 矢 量 ， 称之 为 运 动 学 逆 问 题 。 在 机 器 人 再 现 过 程 中 ， 机 器人 控 制 器 即 逐 点 进 行 运 动 学 逆 问 题 运 算 ， 将 角 矢量 分 解到 机 械 W各 关 节 。

运 动 学 正 问 题 的 运 算 都 采 用 D- H法 ， 这 种方 法 采 用 4 x4 齐 次 变 换 矩 阵 来 描 述 两 相 邻 刚 体杆 件 的 空 间 关 系 ； 把 正 问 题 简 化 为 寻 求 等 价 的 4x4 齐 次 变 换 矩 阵 。 逆 问 题 的 运 算 可 用 几 种 方 法求 解 ， 最 常 用 的 是 矩 阵 代 数 、 迭 代 或 几 何 方 法 。

对 于 高 速 、 高 精 度 机 器 人 ， 还 必 须 建 立 动 力学 模 型 ， 由 于 目 前 通 用 的 工 业 机 器 人 （ 包 括 焊接 机 器 人 ） 极限运 动 速 度 都 在 3 m/ S内 、 精 度 大多 不 高 于 0 . 1 mm， 所 以 都 只 作 简 单 的 动 力 学 控制.

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