現(xiàn)在市場(chǎng)上供應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人，其關(guān)節(jié)數(shù)為3～7個(gè)。Z典型的工業(yè)機(jī)器人具有6個(gè)關(guān) 節(jié)，存在6個(gè)自由度，帶有夾手(通常稱為手或末端執(zhí)行裝置)。辛辛那提-米拉克龍 T3 、 尤尼梅遜的PUMA 650 和斯坦福機(jī)械手都是具有6個(gè)關(guān)節(jié)的工業(yè)機(jī)器人，并分別由液壓、 氣壓或電氣傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。其中，斯坦福機(jī)械手具有反饋控制，它的一個(gè)關(guān)節(jié)控制方框圖 如圖5-11所示。從圖可見，它有個(gè)光學(xué)編碼器，以便與測(cè)速發(fā)電機(jī)一起組成位置和速度反饋。這種工業(yè)機(jī)器人是一種定位裝置，它的每個(gè)關(guān)節(jié)都有一個(gè)位置控制系統(tǒng)。

圖5 - 11 斯坦福機(jī)械手的位置控制系統(tǒng)方框圖

如果不存在路徑約束，那么控制器只要知道夾手要經(jīng)過路徑上所有指定的轉(zhuǎn)彎點(diǎn)就夠 了。控制系統(tǒng)的輸入是路徑上所需要轉(zhuǎn)彎點(diǎn)的笛卡兒坐標(biāo)，這些坐標(biāo)點(diǎn)可能通過兩種方法 輸入，即：

1)以數(shù)字形式輸入系統(tǒng)。

2)以示教方式供給系統(tǒng)，然后進(jìn)行坐標(biāo)變換，即計(jì)算各指定轉(zhuǎn)彎點(diǎn)處在笛卡兒坐標(biāo) 系中的相應(yīng)關(guān)節(jié)坐標(biāo)[q₁,…,q₆] 。 計(jì)算方法與坐標(biāo)點(diǎn)信號(hào)輸入方式有關(guān)。

對(duì)于數(shù)字輸人方式，對(duì)f-¹[q₁,…,q₆] 進(jìn)行數(shù)字計(jì)算；對(duì)于示教輸入方式，進(jìn)行 模擬計(jì)算。其中，f-¹[qi,…,q₆] 為f[q₁,…,q₆] 的逆函數(shù)，而 f[q₁,…,q₆] 為含有 六個(gè)坐標(biāo)數(shù)值的矢量函數(shù)。Z后，對(duì)機(jī)器人的關(guān)節(jié)坐標(biāo)點(diǎn)逐點(diǎn)進(jìn)行定位控制。假如允許 機(jī)器人依次只移動(dòng)一個(gè)關(guān)節(jié)，而把其他關(guān)節(jié)鎖住，那么每個(gè)關(guān)節(jié)控制器都很簡(jiǎn)單。如果 多個(gè)關(guān)節(jié)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，那么各關(guān)節(jié)間力的互相作用會(huì)產(chǎn)生耦合，使控制系統(tǒng)變得復(fù)雜。

單關(guān)節(jié)控制器的傳遞函數(shù)

把機(jī)器人看做剛體結(jié)構(gòu)。圖5-12給出單個(gè)關(guān)節(jié)的電動(dòng)機(jī)齒輪-負(fù)載聯(lián)合裝置示意圖。