機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與控制是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)體系中的精髓部分 它研究機(jī)器人各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)與末端執(zhí)行器在空間中的位姿之間的映射關(guān)系是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精準(zhǔn)作業(yè)的理論基石

運(yùn)動(dòng)學(xué)分析分為正運(yùn)動(dòng)學(xué)與逆運(yùn)動(dòng)學(xué)兩個(gè)基本問題 正運(yùn)動(dòng)學(xué)是指已知每個(gè)關(guān)節(jié)的角度求解末端執(zhí)行器的位姿 這一問題相對(duì)簡(jiǎn)單通過建立連桿坐標(biāo)系并應(yīng)用D-H參數(shù)法可以推導(dǎo)出統(tǒng)一的變換矩陣 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)則恰好相反是已知末端期望的位姿反解出所有關(guān)節(jié)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的求解通常更為復(fù)雜可能存在多解無解或奇異點(diǎn)等情況需要根據(jù)實(shí)際情況選擇優(yōu)解

軌跡規(guī)劃是連接起點(diǎn)與終點(diǎn)的橋梁 它不僅要確定路徑更要規(guī)劃?rùn)C(jī)器人沿該路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度與加速度曲線 常見的軌跡規(guī)劃包括關(guān)節(jié)空間規(guī)劃與笛卡爾空間規(guī)劃 關(guān)節(jié)空間規(guī)劃計(jì)算量小但末端路徑不可預(yù)測(cè) 笛卡爾空間規(guī)劃能嚴(yán)格控制末端路徑但計(jì)算復(fù)雜且在奇異點(diǎn)附近容易出問題 優(yōu)秀的軌跡規(guī)劃能確保運(yùn)動(dòng)平滑平穩(wěn)避免劇烈沖擊

機(jī)器人的控制回路負(fù)責(zé)精確執(zhí)行規(guī)劃好的軌跡 它通常采用分層控制結(jié)構(gòu)上層進(jìn)行軌跡插補(bǔ)生成期望的位置速度指令下層則由各關(guān)節(jié)的伺服驅(qū)動(dòng)器完成閉環(huán)控制 PID控制及其變種算法是應(yīng)用廣泛的控制策略 對(duì)于高性能需求的應(yīng)用還會(huì)引入前饋補(bǔ)償摩擦補(bǔ)償?shù)雀呒?jí)技術(shù)以應(yīng)對(duì)非線性干擾提升動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能與終定位精度