(文章來源:中國智能化網)
機器人從結構上講屬于一個空間開鏈機構,其中各個關節的運動是獨立的,為了實現末端點的運動軌跡,需要多關節的運動協調,其控制系統較普通的控制系統要復雜得多。
機器人控制系統的特點如下:
(1)機器人的控制是與機構運動學和動力學密切相關的。在各種坐標下都可以對機器人手足的狀態進行描述,應根據具體的需要對參考坐標系進行選擇,并要做適當的坐 標變換。經常需要正向運動學和反向運動學的解,除此之外還需要考慮慣性力、外力( 包括重力)和向心力的影響。
(2)即使是一個較簡單的機器人,也至少需要 3~5 個自由度,比較復雜的機器人則需要十幾個甚至幾十個自由度。每一個自由度一般都包含一個伺服機構,它們必須協調起來,組成一個多變量控制系統。
(3)由來實現多個獨立的伺服系統的協調控制和使機器人按照人的意志行動,甚至賦予機器人一定“智能”的任務。所以,機器人控制系統一定是一個計算機控制系統。同時,計算機擔負著艱巨的任務。
(4)由于描述機器人狀態和運動的是一個非線性數學模型,隨著狀態的改變和外力的變化,其參數也隨之變化,并且各變量之間還存在。所以,只使用位置閉環是不夠的,還必須要采用速度甚至加速度閉環。系統中經常使用重力補償、前饋、解耦或自適應控制等方法。
(5)由于機器人的動作往往可以通過不同的方式和路徑來完成,所以存在一個“最優”的問題。對于較高級的機器人可采用人工智能的方法,利用計算機建立龐大的信息庫,借助信息庫進行控制、決策、管理和操作。
根據和模式識別的方法獲得對象及環境的工況,按照給定的指標要求,自動地選擇最佳的控制規律。綜上所述,機器人的控制系統是一個與運動學和動力學原理密切相關的、有耦合的、非線性的多變量控制系統。因為其具有的特殊性,所以經典控制理論和現代控制理論都不能照搬使用。到目前為止,機器人控制理論還不夠完整和系統。
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史海拾趣
在電子行業,尤其是工業自動化與控制領域,Foxboro I C T Inc(現為施耐德電氣旗下的一部分,通常簡稱為Foxboro)的發展充滿了創新與挑戰。以下是五個與Foxboro在電子行業里發展起來相關的故事,每個故事均基于事實進行描述:
1. Foxboro的起源與早期創新
Foxboro的歷史可以追溯到1908年,在美國馬薩諸塞州的福克斯伯勒,E.H.和B.B.兄弟聯手開設了商店,并逐漸發展成為一家專注于工業控制自動化的公司。1920年代,Foxboro推出了其第一款Model 10 Stabilog比例加復位控制器,這標志著公司在工業自動化領域的初步探索。此后,Foxboro持續在控制技術上取得突破,如1950年代發布的全尺寸圖形面板儀表和首款磁流量計,這些創新為公司在工業控制領域奠定了堅實的基礎。(參考來源:Foxboro官網及相關歷史資料)
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3. 進入中國市場,引領自動化發展
1983年,在中美貿易合作的大背景下,Foxboro與中國上海儀電控股(集團)公司共同投資成立了上海福克斯波羅有限公司(即Foxboro中國)。作為最早的中美合資企業之一,Foxboro中國迅速將最新技術和產品引入中國,推動了中國過程自動化行業的蓬勃發展。在成立初期,Foxboro中國就完成了最新技術和產品向中國本土的轉移,所生產的成套系統裝置廣泛應用于石油、化工、電力等多個行業。(參考來源:國際能源網及相關報道)
4. ISO 9001國際質量認證的歷史性突破
1991年12月,Foxboro中國成為中國首個獲得ISO 9001國際質量合格證書的企業。這一歷史性突破不僅標志著Foxboro中國在質量管理上達到了國際先進水平,也為中國儀表行業乃至整個工業領域樹立了標桿。此后,Foxboro中國積極分享其質量管理經驗,幫助眾多中國企業取得國際質量體系認證,推動了整個行業的質量提升。(參考來源:知乎專欄及相關歷史資料)
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