مقدمه:کنترل موقعیت چیست، کنترل موقعیت یک روش کنترل رایج تر در زمینه کنترل صنعتی است که معمولاً در موقعیت کنترل حرکت تجهیزات مکانیکی مانند ماشین ابزار و بازوهای رباتیک و غیره در بسیاری از تجهیزات مکانیکی پیشرفته استفاده می شود. نیاز به استفاده از کنترل موقعیت در این مقاله کنترل موقعیت بازوی ربات را برای معرفی محتوای مربوطه میگیریم.
بازوی رباتیک یک نوع معمولی از رباتهای تولیدی است که شبیه بازوی انسان است و چندین قسمت آن بسیار شبیه به شانه، آرنج و مچ انسان است و میتواند مانند بازوی انسان برای انجام عملیاتهای مختلف هدایت شود. از آنجایی که شانه انسان روی بدن ثابت است، "شانه" بازو بر روی یک پایه ثابت نصب شده است، در حالی که بقیه بازو را می توان در جهات مختلف حرکت داد.
کنترل موقعیت بازو برای اطمینان از این است که بازو بدون انحراف به موقعیت مورد نظر می رسد و عملکرد مهم بازو است. مفاصل بازوی رباتیک معمولاً توسط موتورها مهار می شوند و اپراتور می تواند پلیس رباتیک را با کنترل موتورهای موجود در مفاصل از طریق رایانه کنترل کند. از آنجایی که موتورها با افزایش های کنترل شده حرکت می کنند، می توان بازو را به طور مکرر به روشی بسیار دقیق و با درجه ای از دقت و اطمینان بالا به حرکت درآورد. در قسمت بعدی به طور خلاصه اصل کنترل موقعیت بازوی رباتیک و روش کنترل موقعیت بازوی رباتیک را معرفی می کنیم.
اصل کنترل موقعیت بازوی رباتیک
برای کنترل موقعیت بازوی رباتیک، باید از موتور برای خروجی گشتاور الکترومغناطیسی در هر زمان برای تثبیت گشتاور گرانشی بازوی رباتیک استفاده کنیم. هنگامی که بازوی کنترل به موقعیت مشخص شده رسید، سرعت چرخش موتور صفر است و در حالت مسدود است و گشتاور خروجی، گشتاور مسدود کننده است. با توجه به ولتاژهای مختلف آرمیچر، گشتاور مسدود کننده موتور نیز متفاوت است و با تغییر ولتاژ آرمیچر می توان کنترل گشتاور مسدود کننده موتور را کاملاً محقق کرد و بدین ترتیب کنترل موقعیت بازوی رباتیک را محقق کرد.
جریان سیگنال کنترل موقعیت بازوی مکانیکی. ابتدا باید ورودی مقدار داده شده به سیستم توسط دکمه قسمت تعامل انسان و کامپیوتر که شامل دو محتوای اطلاعاتی موقعیت مشخص شده و جهت چرخش است تکمیل شود و سپس DSP مقدار را محاسبه می کند. مقدار کنترل فید فوروارد که باید مطابق با ورودی موقعیت مشخص شده به موتور اضافه شود و موج سیگنال PWM و سیگنال جهت را به موتور وارد می کند تا مدار را به حرکت درآورد. در همان زمان، دیسک کد زاویه جریان را تشخیص داده و به DSP باز می گردد، که سپس کنترل PID را با توجه به تفاوت بین موقعیت فعلی و موقعیت مشخص شده انجام می دهد و سیگنال سیگنال PWM خروجی و سیگنال جهت را تنظیم می کند. علاوه بر این، نمایشگر کریستال مایع در بخش تعامل انسان و رایانه وظیفه نمایش بیدرنگ اطلاعات در فرآیند کنترل را بر عهده دارد.
روش های کنترل موقعیت بازوی رباتیک
1.Feedforward به علاوه کنترل سه حلقه
این روش کنترل موقعیت مبتنی بر کنترل بازخورد سه حلقه ای است که یک مقدار فرمان پیشخور را اضافه می کند. درایور معمولاً باید در حالت CSP اجرا شود، روش تولید ارزش پیشخور دارای دو نوع است، یکی اینکه کنترلکننده هنوز موقعیت فرمان را به بازوی رباتیک ارسال میکند، راننده از طریق تولید دیفرانسیل مقدار سرعت پیشخور و مقدار شتاب پیشخور. دوم این است که کنترلکننده نه تنها موقعیت فرمان را ارسال میکند، بلکه مقدار بایاس سرعت پیشخور و مقدار بایاس گشتاور پیشخور را نیز برای راننده ارسال میکند. این روش به بازوی رباتیک اجازه می دهد تا قابلیت پاسخ دینامیکی داشته باشد.
کنترل سروو بازخورد 2.سه حلقه
این روش کنترل موقعیت یکی از آشناترین روش هاست. در این زمان، کنترل تماماً در درایور انجام می شود که مطابق با موقعیت فرمان، گشتاور تولید می کند، به طوری که بازوی ربات به خوبی به موقعیت فرمان می رسد و کنترل کننده فقط یک برنامه ریز مسیر است که مسئول ارسال موقعیت فرمان به سمت فرمان است. راننده این روش دارای دقت بالا در حالت پایدار و توانایی ضد تداخل قوی است که می تواند دقت موقعیت یابی مکرر بازوی رباتیک را تضمین کند، اما عملکرد دینامیکی آن نسبتا ضعیف است، به عنوان مثال، تاخیر زمانی بین منحنی موقعیت فرمان و منحنی موقعیت واقعی بزرگ است.
3-کنترل غیرخطی
درایوهای دو روش قبلی تحت کنترل موقعیت کار می کنند، در حالی که این روش برای مکان یابی درایو در حالت گشتاور یا جریان، با استفاده از برخی روش های کنترل غیرخطی در تئوری کنترل مدرن است. کنترلکننده مقدار گشتاور را مستقیماً با توجه به موقعیت فرمان محاسبه میکند و آن را به درایو میفرستد که درایو را به یک ماژول تقویتکننده قدرت ضعیف میکند، در حالی که کنترلکننده را فقط میتوان در نظر گرفت که کنترل حرکت را انجام میدهد. این را می توان در روش کنترل روش گشتاور محاسبه شده، خطی سازی بازخورد و برخی روش های کنترل تطبیقی استفاده کرد.
با مرور مقاله فوق، می توانید یاد بگیرید که کنترل موقعیت بازوی رباتیک را می توان با کنترل پیشخور به جلو به علاوه کنترل سه حلقه، کنترل سروو بازخورد سه حلقه و روش های کنترل غیرخطی متوجه شد. کنترل موقعیت بازوی رباتیک برای اطمینان از این است که بازوی رباتیک می تواند بدون انحراف به موقعیت مورد نظر برسد، اما همچنین بازوی رباتیک بیشتر به عنوان یک روش کنترل استفاده می شود، مفاصل بازوی رباتیک معمولاً توسط موتور هدایت می شوند. اپراتور می تواند بازوی رباتیک را از طریق کنترل کامپیوتری مفاصل موتور کنترل کند تا بازوی رباتیک را کنترل کند تا به دقت بالاتر حرکت جابجایی دست یابد. با Jiezhong Robotics همراه باشید تا در مورد دانش و کاربرد کنترل موقعیت بازوی رباتیک بیشتر بدانید.