机器人控制系统的特点解析

机器人的结构一般采用空间开链结构，其各个关节的运动是独立的，为了实现末端点的运动轨迹，需要多关节的运动协调。因此，其控制系统要比普通的控制系统复杂得多，具有以下几个特点：

1）机器人的控制与结构运动学及动力学密切相关。机器人手爪的状态可以在各种坐标下进行描述，应根据需要选择不同的参考坐标系并做适当的坐标变换；经常要求解运动学正问题和逆问题，除此之外还要考虑惯性力、外力（包括重力）、哥氏力、向心力的影响。

2）一个简单的机器人也至少有3～5个自由度，比较复杂的机器人有十几个，甚至几十个自由度。每个自由度一般包含一个伺服机构，它们必须协调起来，组成一个多变量控制系统。

3）把多个独立的伺服系统有机地协调起来，使其按照人的意志行动，甚至赋予机器人一定的“智能”，这个任务只能由计算机来完成。因此，机器人控制系统必须是一个计算机控制系统。

4）描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型，随着状态的不同和外力的变化，其参数也在变化，各变量之间还存在耦合。因此，仅仅利用位置闭环是不够的，还要利用速度甚至加速度闭环。系统中经常使用重力补偿、前馈、解耦或自适应控制等方法。(www.xing528.com)

5）机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成，因此存在一个“最优”的问题。较高级的机器人可以用人工智能的方法，用计算机建立起庞大的信息库，借助信息库进行控制、决策、管理和操作。根据传感器和模式识别的方法，机器人获得对象及环境的工况，按照给定的指标要求，自动选择最佳的控制规律。

传统的自动机械是以自身的动作为重点，而工业机器人的控制系统更着重本体与操作对象的相互关系。无论以多么高的精度控制手臂，若不能夹持并操作物体到达目的位置，作为工业机器人来说，那就失去了意义，这种相互关系是首要的。

所以，机器人控制系统是一个与运动学和动力学原理密切相关的、有耦合的、非线性的多变量控制系统。由于它的特殊性，经典控制理论和现代控制理论都不能照搬使用。随着实际工作情况的不同，可以采用各种不同的控制方式，从简单的编程自动化、微处理机控制到小型计算机控制等。