對(duì)于一個(gè)具有高度智能的機(jī)器人，它的控制系統(tǒng)實(shí)際上包含了“任務(wù)規(guī)劃” “動(dòng)作規(guī)劃”“軌跡規(guī)劃”和基于模型的 “伺服控制”等多個(gè)層次，如圖1-7所示。 機(jī)器人先要通過(guò)人機(jī)接口獲取操作者的 指令，指令的形式可以是人的自然語(yǔ)言， 或者是由人發(fā)出的專用的指令語(yǔ)言，也可 以是通過(guò)示教工具輸入的示教指令，或者 鍵盤(pán)輸入的機(jī)器人指令語(yǔ)言以及計(jì)算機(jī)程
序指令。機(jī)器人其次要對(duì)控制命令進(jìn)行解釋理解，把操作者的命令分解為機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)的 “任務(wù)”,這是任務(wù)規(guī)劃。然后機(jī)器人針對(duì)各個(gè)任務(wù)進(jìn)行動(dòng)作分解，這是動(dòng)作規(guī)劃。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的一系列動(dòng)作，應(yīng)該對(duì)機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即機(jī)器人的軌跡規(guī)劃。Z底 層是關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的伺服控制
控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令以及從傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)，支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。如果 機(jī)器人不具備信息反饋特征，則為開(kāi)環(huán)控 制系統(tǒng)；具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控 制系統(tǒng)。根據(jù)控制原理可分為程序控制系 統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)和人工智能控制系 統(tǒng)。根據(jù)控制運(yùn)動(dòng)的形式可分為點(diǎn)位控制 和連續(xù)軌跡控制。
伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、扭矩、反饋信號(hào)頻率和額定電壓等參數(shù)是整個(gè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的決定性因素之一;減速機(jī)和減速齒輪降低電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,加大輸出扭矩
每個(gè)關(guān)節(jié)都是影響智能接待智能接待機(jī)器人整體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的因子，所以設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮全體的運(yùn)動(dòng)特性，并對(duì)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍和運(yùn)動(dòng)速度變化做出約束。
為規(guī)劃智能接待仿人機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)需求，計(jì)算機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各關(guān)節(jié)所受的力和力矩、分析動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性和控制規(guī)律，必須建立其動(dòng)力學(xué)模型
串行控制結(jié)構(gòu)是指機(jī)器人的控制算法是由串行計(jì)算機(jī)來(lái)處理;并行處理結(jié)構(gòu)能滿足機(jī)器人控制的實(shí)時(shí)性要求,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)算力矩法、非線性前饋法、自適應(yīng)控制法
運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由通信模塊、電源模塊、控制模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成;分別驅(qū)動(dòng)3個(gè)全方位輪，實(shí)現(xiàn)3軸聯(lián)動(dòng);通過(guò)閉環(huán)采集到的電機(jī)碼盤(pán)信息獲得的3個(gè)輪子的速度反饋回PC 機(jī)
硬件框圖包括一個(gè)以TMS320F2812DSP 為核心的DSP 控制板，一塊配套的功率驅(qū)動(dòng)板和一臺(tái)無(wú)刷直流電機(jī)；功率驅(qū)動(dòng)部分的硬件電路，主要由前置驅(qū)動(dòng)芯片和六個(gè)功率MOSEFET 管組成
用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人的加速度,括身體的加速度和各關(guān)節(jié)角加速度,有時(shí)候也作為抑制各關(guān)節(jié)機(jī)械振動(dòng)而檢測(cè);根據(jù)原理可分為應(yīng)變式、壓電式和MEMS 技術(shù)等
檢測(cè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度,包括身體移動(dòng)速度和各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)速度等;一般可分為直流式和交流式兩種,直流式測(cè)速機(jī)的勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)式和永磁式兩種,有帶槽的、空心的、盤(pán)式印刷電路等形式
用于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的零位和極限位置的檢測(cè),零位是機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)的位置,零位檢測(cè)精度直接影響機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的精確度;位移傳感器一般都安裝在機(jī)器人的關(guān)節(jié)上，用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)的位移量
大部分輪子是由可變形材料(如橡膠)制成，所以相互作用是接觸面;，假設(shè)全方位移動(dòng)機(jī)器人重心不高，因此當(dāng)機(jī)器人加速運(yùn)動(dòng)時(shí)由重心偏高產(chǎn)生的各輪對(duì)地壓力的變化忽略不計(jì)
機(jī)器人系統(tǒng)的要求確定后，首先要考慮的是選擇多大的電機(jī)合適，主要考 慮負(fù)載的物理特性，包括負(fù)載扭矩、慣量等。在伺服電機(jī)中，通常以扭矩或者力來(lái) 衡量電機(jī)大小
全方位移動(dòng)機(jī)構(gòu)從當(dāng)前位置能夠向任意方向運(yùn)動(dòng)，而不需要機(jī)器人改變姿態(tài);在需要精確定位和高精度軌跡跟蹤的時(shí)候也要求運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具備全方位移動(dòng)的能力
