【机器人】机械臂位置、轨迹和转矩控制概要

仍旧以 RRR(三连杆)为例,实现控制,可以采用以下步骤。这里的控制包括

  1. 位置控制
  2. 轨迹控制 
  3. 轨迹跟踪控制

具体根据应用需求选择。以下是实现 RRR 机械臂控制的完整过程:


1. 定义机器人模型

通过 Denavit-Hartenberg (DH) 参数定义 RRR 机械臂的几何结构和动力学参数。以 MATLAB 的 Robotics Toolbox 为例:

% 定义连杆参数:theta, d, a, alpha
RRR_L(1) = Link([0 0 1 0], 'standard');
RRR_L(2) = Link([0 0 0.8 0], 'standard');
RRR_L(3) = Link([0 0 0.6 0], 'standard');% 创建机械臂模型
rrr_robot = SerialLink(RRR_L, 'name', 'RRR-Arm');

2. 控制目标

  • 正运动学: 通过关节角度计算末端位姿。
  • 逆运动学: 根据末端目标位置,计算需要的关节角度。
  • 动力学控制: 根据关节角度、速度和加速度,计算驱动力矩。

正运动学:

q = [30, 45, 60] * pi / 180;  % 关节角度 (弧度)
T = rrr_robot.fkine(q);       % 正运动学计算
disp(T);                      % 输出末端位姿

逆运动学:

target_pose = transl(1, 1, 0.5);  % 目标位置
mask = [1, 1, 0, 0, 0, 1];        % 指定要解的自由度
q_solution = rrr_robot.ikine(target_pose, 'mask', mask); % 求解关节角
disp(q_solution);                 % 输出关节角

3. 控制器设计

位置控制:

利用 PID 控制器将关节角度调整到目标值。

% 初始化
q_target = [30, 45, 60] * pi / 180;  % 目标关节角度
q_current = [0, 0, 0];               % 当前关节角度
q_error = q_target - q_current;      % 初始误差Kp = [10, 10, 10];  % 比例增益
Kd = [1, 1, 1];     % 微分增益
Ki = [0.1, 0.1, 0.1];  % 积分增益q_integral = [0, 0, 0];  % 误差积分for t = 0:0.01:5  % 仿真时间 5sq_error = q_target - q_current;  % 误差计算q_derivative = -q_error / 0.01; % 误差微分q_integral = q_integral + q_error * 0.01;  % 误差积分% PID 控制输出torque = Kp .* q_error + Kd .* q_derivative + Ki .* q_integral;% 更新关节角度(模拟)q_current = q_current + torque * 0.01;  % !!简化运动模型。这里可以用仿真更新,也可以接入实际的叫编码器的实际测量值!!!% 打印输出disp(q_current);
end

轨迹跟踪控制:

使用逆运动学计算轨迹中的每个姿态点,并控制关节跟随。

% 定义轨迹
time = 0:0.1:5;  % 时间段
x = 0.5 + 0.5 * cos(2 * pi * time / 5);
y = 0.5 + 0.5 * sin(2 * pi * time / 5);
z = 0.5 * ones(size(time));% 初始化
for i = 1:length(time)% 目标位姿target_pose = transl(x(i), y(i), z(i));% 求解逆运动学q_target = rrr_robot.ikine(target_pose, 'mask', mask);% 控制(位置控制可嵌入此处)rrr_robot.plot(q_target);
end

4. 动力学控制

通过动力学模型计算所需的关节力矩,驱动关节运动。

动力学模型:

% 目标加速度、速度和位置
q_target = [30, 45, 60] * pi / 180;
qd_target = [0, 0, 0];  % 速度
qdd_target = [0, 0, 0]; % 加速度% 重力矢量
grav = [0; -9.8; 0];% 计算力矩
tau = rrr_robot.rne(q_target, qd_target, qdd_target, grav);
disp(tau);  % 输出关节力矩

5. 仿真与可视化

使用 MATLAB 自带的功能进行运动仿真和可视化。

% 动画仿真,
q_start = [0, 0, 0];
q_end = [30, 45, 60] * pi / 180;[q_traj, qd_traj, qdd_traj] = jtraj(q_start, q_end, 50);  % 生成轨迹
rrr_robot.plot(q_traj);  %

6. 实际实现

在真实硬件上控制 RRR 机械臂,需要:

  1. 关节驱动:伺服电机或步进电机。
  2. 控制器:嵌入式系统(如 STM32 或 Arduino)。
  3. 传感器反馈:编码器或位置传感器。
  4. 将上述算法移植到嵌入式系统,并通过通信接口(如 CAN、EtherCAT)实现控制。

7. 注意&小结:

  • 这里没有接入动力学正解(或者说机器人仿真),这里给出的三种控制模式的控制思想架构。 之后,待笔者有时间,会继续更新。计划完善,动力学,系统参数辨识,完整控制仿真等。
  • 配置系统时,省略了动力学参数的配置。
  • 由于篇幅有限,下一节,会对比下转矩控制(torque control)和 P(I)D 位置控制。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.rhkb.cn/news/493822.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系长河编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Python tkinter写的《电脑装配单》和 Html版 可打印 可导出 excel 文件

Python版 样图: 说明书: markdown # 电脑配置单使用说明书 ## 一、软件简介 电脑配置单是一个用于创建和比较两套电脑配置方案的工具软件。用户可以选择各种电脑配件,输入数量和价格,软件会自动计算总金额,并支持导出和打印配置单。 ## 二、主要功能 1. …

android studio更改应用图片,和应用名字。

更改应用图标,和名字 先打开AndroidManifest.xml文件。 更改图片文件名字( 右键-->构建-->重命名(R))

Vue Web开发(十)

1. 用户管理新增,搜索,编辑,删除 本节课完成用户列表表单设计,使用table组件,同样模块化组件,CommonTable.vue组件,并且在User页面中引入,mock实现数据模拟,最终完成用户…

人工智能在VR展览中扮演什么角色?

人工智能(AI)在VR展览中扮演着多重关键角色,这些角色不仅增强了用户体验,还为展览的组织者提供了强大的工具。 接下来,由专业从事VR展览制作的圆桌3D云展厅平台为大家介绍AI在VR展览中的一些主要作用: 个性…

学工管理系统-职校信息化管理平台

学工管理系统是一种致力于提升职校管理效率和信息化水平的重要工具。它综合运用了现代信息技术和学工管理理念,为学校提供了全面、科学、高效的管理平台。 学工管理系统在学校管理中发挥着重要的作用。它能够实现学生信息的完整管理,包括学籍、课程、成绩…

如何测量分辨率

一、什么是分辨率? 分辨率指的是分清物体细节的能力。分辨率是一个成像系统还原空间频率的能力。一些人只是简单的用分辨率去描述极限分辨率,但是相机在在不同的对比度的情况下还原低,中和高频率的能力,也可以显示全面综合的信息。…

MySQL数据库下载及安装教程

链接:MySQL数据库下载及安装教程(最最新版)_mysql下载安装-CSDN博客 亲测安装成功了💕 把这个路径放到系统环境变量里头 MD!我这安到C盘去了,就很烦🤬😡 在CMD登录试一下 mysql -h localhos…

RadiAnt DICOM - 基本主题 :从 PACS 服务器打开研究

正版序列号获取:https://r-g.io/42ZopE RadiAnt DICOM Viewer PACS 客户端功能允许您从 PACS 主机(图片存档和通信系统)搜索和下载研究。 在开始之前,您需要确保您的 PACS 服务器和 RadiAnt 已正确配置。有关配置说明&#xff0c…

时间管理系统|Java|SSM|JSP|

【技术栈】 1⃣️:架构: B/S、MVC 2⃣️:系统环境:Windowsh/Mac 3⃣️:开发环境:IDEA、JDK1.8、Maven、Mysql5.7 4⃣️:技术栈:Java、Mysql、SSM、Mybatis-Plus、JSP、jquery,html 5⃣️数据库可…

智能座舱进阶-应用框架层-Handler分析

首先明确, handler是为了解决单进程内的线程之间的通信问题的。我也需要理解Android系统中进程和线程的概念, APP启动后,会有三四个线程启动起来,其中,有一条mainUITread的线程,专门用来处理UI事件&#xf…

构建高性能异步任务引擎:FastAPI + Celery + Redis

在现代应用开发中,异步任务处理是一个常见的需求。无论是数据处理、图像生成,还是复杂的计算任务,异步执行都能显著提升系统的响应速度和吞吐量。今天,我们将通过一个实际项目,探索如何使用 FastAPI、Celery 和 Redis …

go面试问题

1 Go的内存逃逸如何分析 go build -gcflags-m main_pointer.go 2 http状态码 300 请求的资源可包括多个位置,相应可返回一个资源特征与地址的列表用于用户终端(例如:浏览器)选择 301 永久移动。请求的资源已被永久的移动到新U…

JVM性能优化一:初识内存泄露-内存溢出-垃圾回收

本文主要是让你充分的认识到什么叫做内存泄露,什么叫做内存溢出,别再傻傻分不清了,别再动不动的升级服务器的内存了。 文章目录 1.基本概念1.1.内存泄露1.2.内存溢出1.3.垃圾回收1.4.内存泄露-垃圾回收-内存溢出三者的关系关系 2.代码示例2.…

安装milvus以及向量库增删改操作

首先电脑已经安装了docker windows电脑可下载yml文件 https://github.com/milvus-io/milvus/releases/download/v2.4.6/milvus-standalone-docker-compose.yml 创建milvus文件夹,并在这个目录下创建五个文件夹:conf、db、logs、pic、volumes、wal 然后…

ARP..

ARP 0 前言 真正接触到现网才发现ARP十分重要,无论是排错还是S-MLAG都需要用到ARP这个协议,以前对于ARP的理解比较混乱;所以这次对其中的主要内容做个梳理;一定要学好ARP!!! 1 ARP的概念 Ar…

单片机上电后程序不运行怎么排查问题?

1.电源检查。使用电压表测量单片机的电源电压是否正常,确保电压在规定的范围内,如常见的5V。 2.复位检查。检查复位引脚的电压是否正常,在单片机接通电源时,复位引脚通常会有一个高电平,按下复位按钮时,复位…

SKETCHPAD——允许语言模型生成中间草图,在几何、函数、图算法和游戏策略等所有数学任务中持续提高基础模型的性能

概述 论文地址:https://arxiv.org/pdf/2406.09403 素描是一种应用广泛的有效工具,包括产生创意和解决问题。由于素描能直接传达无法用语言表达的视觉和空间信息,因此从古代岩画到现代建筑图纸,素描在世界各地被用于各种用途。儿童…

Linux应用开发————mysql数据库表

mysql数据库表操作 查看表的结构 mysql> desc / describe 表名; 或者: mysql> show create table 表名; 常见数据库引擎: innodb, myISAM... 删除表 mysql> drop tabl…

【C#】实现Json转Lua (Json2Lua)

关键词: C#、JsonToLua、Json2Lua、对象序列化Lua 前提需引入NewtonsofJson,引入方法可先在Visual Studio 2019 将Newtonsoft.Json.dll文件导入Unity的Plugins下。 Json格式字符串转Lua格式字符串,效果如下: json字符串 {"1": &q…

2.4 网络概念(分层、TCP)

网络层与传输层概述 网络层: 抽象概念:网络层是基于 IP 的抽象概念,与数据链路层用 MAC 地址标记设备不同。MAC 地址是一种具体化的概念,绑定于所在的物理网络,而 IP 地址可以是固定的,也可以通过路由动态…