第5章 机器人控制系统

1机器人控制技术与实践

2第五章机器人控制系统5.1机器人的底层控制5.2机器人的上层控制5.3机器人控制的MATLAB仿真3第五章机器人控制系统

机器人控制技术，从广义上可以分为机器人的底层控制和上层控制。

底层控制主要是通过传感器采集各种基本信息，通过简单的算法实现机器人的简单行走，实质包含传感器的控制、电机和舵机控制以及最基础的PID控制方法；

上层控制主要包含机器人的路径规划、足式机器人的步态规划以及多机器人协作控制方法等。04机器人的供电方式5.1机器人的底层控制

1、PID运动控制

巡线机器人如何使用PID？04机器人的供电方式5.1机器人的底层控制

1、PID运动控制04机器人的供电方式5.1机器人的底层控制

1、PID运动控制04机器人的供电方式3.1机器人的底层控制PID控制是一种基于偏差“过去、现在、未来”信息估计的有效而简单的控制算法。1、PID运动控制04机器人的供电方式5.1机器人的底层控制PID控制是一种基于偏差“过去、现在、未来”信息估计的有效而简单的控制算法。

对偏差按比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制1、PID运动控制04机器人的供电方式5.1机器人的底层控制

比例作用的引入是为了及时成比例地反映控制系统的偏差信号，系统偏差一旦产生，调节器立即产生与其成比例的控制作用，以减小偏差。比例控制反应快，但对某些系统，可能存在稳态误差，加大比例系数、系统的稳态误差减小，但稳定性可能变差。随着比例系数的增大，稳态误差减小，同时动态性能变差，振荡比较严重。

积分作用的引人是为了使系统消除稳态误差，提高系统的无差度，以保证实现对设定值的无静差跟踪。

微分作用的引入主要是为了改善控制系统的响应速度和稳定性。微分作用能反映系统偏差的变化率，预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用。直观而言，微分作用能在偏差还没有形成之前，就已经消除偏差。因此，微分作用可以改善系统的动态性能。1、PID运动控制04机器人的供电方式3.1机器人的底层控制2、智能PID参数整定（1）基于继电反馈的PID参数自整定

继电反馈控制结构04机器人的供电方式5.1机器人的底层控制2、智能PID参数整定（2）基于模糊PID控制的参数自整定模糊PID控制自整定控制器结构04机器人的供电方式5.1机器人的底层控制2、智能PID参数整定（3）基于神经网路PID的参数整定基于神经网络自适应PID控制系统04机器人的供电方式5.1机器人的底层控制2、智能PID参数整定（4）基于神经网络的模糊PID参数整定基于神经络的模糊PID控制系统04机器人的供电方式5.2机器人的上层控制1、路径规划机器人通过各种传感器获取环境信息,利用人工智能进行识别、理解、推理并做出判断和决策来完成一定的任务。

智能机器人路径规划是指在有障碍物的工作环境中,如何寻找一条从给定起点到终点适当的运动路径,使机器人在运动过程中能安全、无碰地绕过所有障碍物。已知障碍（静态）未知障碍（动态）各种比赛机器人巡逻机器人战场机器人医疗机器人排爆机器人04机器人的供电方式5.2机器人的上层控制2、足式机器人步态控制（1）固化编程（2）基于模型的方法（3）基于生物控制策略：CPG、遗传算法、蚁群算法等。04机器人的供电方式5.2机器人的上层控制3、多机器人协作

有效地组织多个自主移动机器人通过一种协作机制完成指定的任务是多协作机器人相对于个体机器人执行任务的最大区别所在。（1）简单协作：舞蹈机器人（2）复杂协作：利用相关算法实现多机协作。机器人1机器人2机器人3机器人404机器人的供电方式3.2机器人的上层控制3、多机器人协作

有效地组织多个自主移动机器人通过一种协作机制完成指定的任务是多协作机器人相对于个体机器人执行任务的最大区别所在。（1）简单协作：舞蹈机器人（2）复杂协作：利用相关算法实现多机协作。机器人1机器人2机器人3机器人4如何定义主从？以多机救援机器人为例04机器人的供电方式5.3机器人控制的MATLAB仿真基于CPG的双足机器人步态规划算法步态是指双足机器人的每条腿按一定的顺序和轨迹的运动过程，是确保步行机构稳定运行的重要因素。双足仿人机器人主要有两种步态，分别是仿人行走运动步态和跑步运动步态。04机器人的供电方式5.3机器人控制的MATLAB仿真基于CPG的双足机器人步态规划算法04机器人的供电方式5.3机器人控制的