機器人控制方法根據(jù)不同參數(shù)的多種分類介紹

　　機器人的控制方法，根據(jù)控制量、控制算法的不同分為多種類型。下面分別針對不同的類型，介紹常用的機器人控制方法。

　　一、根據(jù)控制量分類

　　按照控制量所處空間的不同，機器人控制可以分為關節(jié)空間的控制和笛卡爾空間的控制。對于串聯(lián)式多關節(jié)機器人，關節(jié)空間的控制是針對機器人各個關節(jié)的變量進行的控制，笛卡爾空間控制是針對機器人末端的變量進行的控制。按照控制量的不同，機器人控制可以分為：位置控制、速度控制、加速度控制、力控制、力位混合控制等。這些控制可以是關節(jié)空間的控制，也可以是末端笛卡爾空間的控制。

　　位置控制的目標是使被控機器人的關節(jié)或末端達到期望的位置。下面以關節(jié)空間位置控制為例，說明機器人的位置控制。如圖1-1所示，關節(jié)位置給定值與當前值比較得到的誤差作為位置控制器的輸入量，經(jīng)過位置控制器的運算后，其輸出作為關節(jié)速度控制的給定值。關節(jié)位置控制器常采用PID算法，也可以采用模糊控制算法。

　　圖1-1 關節(jié)位置控制示意圖

　　在圖1-1中，去掉位置外環(huán)，即為機器人的關節(jié)速度控制框圖。通常，在目標跟蹤任務中，采用機器人的速度控制。此外，對于機器人末端笛卡爾空間的位置、速度控制，其基本原理與關節(jié)空間的位置和速度控制類似。

　　圖1-2 加速度控制示意圖

　　圖1-2所示為分解加速度運動控制示意圖。首先，計算出末端工具的控制加速度。然后，根據(jù)末端的位置，速度和加速度期望值，以及當前的末端位置、關節(jié)位置與速度，分解出各關節(jié)相應的加速度，再利用動力學方程計算出控制力矩分解加速度控制，需要針對各個關節(jié)進行力矩控制。

　　圖1-3 關節(jié)力/力矩控制示意圖

　　圖1-3為關節(jié)的力/力矩控制框圖。由于關節(jié)力/力矩不易直接測量，而關節(jié)電機的電流又能夠較好的反映關節(jié)電機的力矩，所以常采用關節(jié)電機的電流表示當前關節(jié)力/力矩的測量值。力控制器根據(jù)力/力矩的期望值與測量值之間的偏差，控制關節(jié)電機，使之表現(xiàn)出期望的力/力矩特性。