目前,工业机器人是市场上应用最广泛的机器人,也是比较成熟、完美的机器人。工业机器人可以被广泛使用,因为它们有多种控制方法。根据不同的任务,主要可以分为四种控制方法:点控制法、连续轨迹控制法、力(力矩)控制法和智能控制法。以下细节说明了这些控制方法的功能点。
1.点控制方法(PTP)
这种控制方法仅控制工业机器人末端执行器在工作空间中某些特定离散点的姿态。在控制过程中,只需要工业机器人在相邻点之间快速准确地移动,并且没有到达目标点的运动轨迹的规定。定位精度和运动所需时间是这种控制方法的两个主要技术指标。该控制方法具有易于实现、定位精度要求低的特点。因此,它通常用于装载和卸载、搬运、点焊和在电路板上插入元件以及其他只需要末端执行器在目标点的精确位置和姿态的操作。这种方法相对简单,但很难达到2~3um的定位精度。
2.连续轨迹控制
这种控制方法是连续控制工业机器人末端执行器在工作空间中的位置和姿态,要求它严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动,速度可控,轨迹平滑,运动平稳,完成任务。工业机器人的各个关节连续同步运动,末端执行器可以形成连续的轨迹。该控制方法的主要技术指标是工业机器人末端执行器姿态的轨迹跟踪精度和稳定性。通常电弧焊、喷漆、去毛刺和检验作业机器人都采用这种控制方法。
3.力(扭矩)控制模式
组装、抓取和放置物体时,除了精确定位之外,还要求所用的力或扭矩必须合适,然后必须使用(扭矩)伺服模式。这种控制模式的原理与位置伺服控制基本相同,只是输入量和反馈量不是位置信号,而是力(扭矩)信号,因此系统必须使用强大的(扭矩)传感器。有时自适应控制也是通过使用诸如接近度和滑动等传感功能来实现的。
4.智能控制模式
机器人的智能控制是通过传感器获取周围环境的知识,并根据其内部知识库做出相应的决策。采用智能控制技术,机器人具有很强的环境适应性和自学习能力。智能控制技术的发展有赖于近年来人工智能如人工神经网络、遗传算法、遗传算法和专家系统的快速发展。也许这种控制模式,工业机器人确实有点“人工智能”的着陆味道,但也是最难控制好的,除了算法,还很大程度上取决于组件的精度。
从控制的性质来看,目前工业机器人在大多数情况下仍处于较低水平的空间定位控制阶段。它们没有太多的智能内容,可以说只是一只相对灵活的机械臂,离“人类”还有很长的路要走。