機(jī)器人的控制技術(shù)是在傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此兩者之間并無根本的不同。但機(jī)器人控制系統(tǒng)也有許多特殊之處。其特點(diǎn)如下：
1、機(jī)器人控制系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)非線性系統(tǒng)。引起機(jī)器人非線性因素很多，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)件、驅(qū)動(dòng)元件等都會(huì)引起系統(tǒng)的非線性。
2、機(jī)器人控制系統(tǒng)是由多關(guān)節(jié)組成的一個(gè)多變量控制系統(tǒng)，且各關(guān)節(jié)間具有耦合作用。具體表現(xiàn)為某一個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，會(huì)對(duì)其他關(guān)節(jié)產(chǎn)生動(dòng)力效應(yīng)，每一個(gè)關(guān)節(jié)都要受到其他關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的擾動(dòng)。因此工業(yè)機(jī)器人的控制中經(jīng)常使用前饋、補(bǔ)償、解耦和自適應(yīng)等復(fù)雜控制技術(shù)。
3、機(jī)器人系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)，其動(dòng)力學(xué)參數(shù)隨著關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)位置的變化而變化。
4、較好的機(jī)器人要求對(duì)環(huán)境條件、控制指令進(jìn)行測(cè)定和分析，采用計(jì)算機(jī)建立龐大的信息庫，用人工智能的方法進(jìn)行控制、決策、管理和操作，按照給定的要求，自動(dòng)選擇控制規(guī)律。
機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本要求
從使用的角度講，機(jī)器人是一種特殊的自動(dòng)化設(shè)備，對(duì)其控制有如下要求：
1、多軸運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)控制，以產(chǎn)生要求的工作軌跡。因?yàn)闄C(jī)器人的手部的運(yùn)動(dòng)是所有關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)，要使手部按照規(guī)定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，就必須很好地控制各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動(dòng)作，包括運(yùn)動(dòng)軌跡、動(dòng)作時(shí)序的協(xié)調(diào)。
2、較高的位置精度，很大的調(diào)速范圍。除直角坐標(biāo)式機(jī)器人外，機(jī)器人關(guān)節(jié)上的位置檢測(cè)元件通常安裝在各自的驅(qū)動(dòng)軸上，構(gòu)成位置半閉環(huán)系統(tǒng)。此外，由于存在開式鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙等，使得機(jī)器人總的位置精準(zhǔn)度降低，與數(shù)控機(jī)床比，約降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。但機(jī)器人的調(diào)速范圍很大，通常超過幾千。這是由于工作時(shí)，機(jī)器人可能以極低的作業(yè)速度加工工件；空行程時(shí)，為提效率，又能以極高的速度移動(dòng)。
3、系統(tǒng)的靜差率要小，即要求系統(tǒng)具有較好的剛性。這是因?yàn)闄C(jī)器人工作時(shí)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不受外力干擾，若靜差率大將形成機(jī)器人的位置誤差。
4、位置無超調(diào)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。避免與工件發(fā)生碰撞，在保證系統(tǒng)適當(dāng)響應(yīng)能力的前提下增加系統(tǒng)的阻尼。
5、需采用加減速控制。大多數(shù)機(jī)器人具有開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，其機(jī)械剛度很低，過大的加減速度會(huì)影響其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，運(yùn)動(dòng)啟停時(shí)應(yīng)有加減速裝置。通常采用勻加減速指令來實(shí)現(xiàn)。
6、各關(guān)節(jié)的速度誤差系數(shù)應(yīng)盡量一致。機(jī)器人手臂在空間移動(dòng)，是各關(guān)節(jié)聯(lián)合運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，尤其是當(dāng)要求沿空間直線或圓弧運(yùn)動(dòng)時(shí)。即使系統(tǒng)有跟蹤誤差，仍應(yīng)要求各軸關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的速度放大系數(shù)盡可能一致，而且在不影響穩(wěn)定性的前提下，盡量取較大的數(shù)值。
7、從操作的角度看，要求控制系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，盡量降低對(duì)操作者的要求。因此，在大部分的情況下，要求控制器的設(shè)計(jì)人員完成底層伺服控制器設(shè)計(jì)的同時(shí)，還要完成規(guī)劃算法，而把任務(wù)的描述設(shè)計(jì)成簡單的語言格式由用戶完成。
8、從系統(tǒng)的成本角度看，要求盡可能地降低系統(tǒng)的硬件成本，更多的采用軟件伺服的方法來完善控制系統(tǒng)的性能。
