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機械社區

標題: 關于動力學，我讀書少，你可不要騙我！ [打印本頁]

作者: huwangning 時間: 2016-3-10 21:38
標題: 關于動力學，我讀書少，你可不要騙我！
本帖最后由 huwangning 于 2016-3-10 22:14 編輯

有個剛進入工業機器人行業的網友問我，動力學在機器人研發中究竟處于一個什么樣的地位。如果從理論研究的角度來回答這個問題，我覺得我根本沒那個資格。如果是從工程實際的角度，我又很為難，不知道該怎樣告訴你。
很多的工程經驗，我告訴過別人。但人啊，往往愿意接受從心底里愿意接受的東西。關于動力學，我建議剛開始不要去碰他。等你把其他知識和經驗積累了，再來理解這個理論上很美，但實際上很難應用得好的東西。如果國內有人說他們的機器人用上了動力學，我會告訴他等他把軌跡規劃、功能以及可靠性弄好了，再來談這個東西。忽悠不懂的人可以，問他兩個問題就啞巴了。動力學仿真在選型方面倒是很管用的。推導動力學至少目前階段就算了，但是概念倒是可以好好了解一下。
這么跟你說吧，動力學從完美的角度上來講，主要是通過力矩前饋增加機器人的動態響應。說的直白一點，就是使機器人即使在高速情況下也能誤差很少地跟蹤輸入。在低速情況下，加與不加動力學前饋是沒有什么區別的。目前，工程上實現動力學前饋，主要的困難在計算機在動力學計算的實時性跟不上，另外一個很可能會出現控制不穩定的情況，那將會是很危險的事情。

作者: wf2725864 時間: 2016-3-10 21:50
動力學是研究機器人的基礎

作者: 侯爵莊園 時間: 2016-3-10 21:53
目前正在學習中

作者: 川hc 時間: 2016-3-10 23:30
本帖最后由川hc 于 2016-3-10 23:33 編輯

動力學模型，不僅僅可以提高軌跡精度，現在強調人機協同，柔性關節機器人，還有可拖拽示教的機器人，都得有動力學模型在里面。這些國產機器人都有或者有樣機，計算一點都不難，計算機還算不了你那點小板路么，難的在通訊上，和伺服驅動器的開放程度上，以前那種脈沖式的伺服驅動當然不行了。

作者: 成形極限 時間: 2016-3-11 04:59
天下武功，唯快不破。動力學的關鍵是功率足夠，響應速度夠快。你一個功率不足的電機，低分辨率的編碼器，低速的的DSP，能好用嗎？

作者: huwangning 時間: 2016-3-11 08:46

川hc 發表于 2016-3-10 23:30
" F# ^- k" ~/ G+ X: {2 S3 V- R動力學模型，不僅僅可以提高軌跡精度，現在強調人機協同，柔性關節機器人，還有可拖拽示教的機器人，都得有 ...

動力學在理論上可以提高軌跡精度不假，但是很可能帶來控制上的不穩定。這個我們好幾年前就做過實驗的，把我們都嚇壞了。人機協作中所謂的力控制現行的有兩種方法：一種是加裝力矩傳感器；另一種是電流檢測。這里的力控制跟動力學完全是兩個概念，如果說非要勉強說有關系的話，那最多是重力補償。重力補償的計算負荷跟動力學計算根本不是一個量級上的。我們曾推導過4軸碼垛機器人動力學的非簡化解析表達式，單軸的表達式占滿4頁A4紙。國內也有我認為最靠譜的機器人控制系統研發團隊曾經做過這方面的嘗試，后來不了了之。動力學力矩前饋是加在電流環上的，而電流環的刷新頻率要比位置環、速度環高很多才有意義。

作者: 機械huhuang 時間: 2016-3-11 08:55
路過

作者: 624272884 時間: 2016-3-11 09:17
我讀書少，樓主你可不要騙我

作者: 迷茫的維修 時間: 2016-3-11 09:19
但人啊，往往愿意接受從心底里愿意接受的東西。
這句話挺實在的

作者: W節奏 時間: 2016-3-11 09:21
路過,看不明

作者: ylei201 時間: 2016-3-11 09:24
不一定啊

作者: shapur 時間: 2016-3-11 11:18
真理越辯越明！

作者: 機器人小白2014 時間: 2016-3-11 11:19
向大俠學習，我同意在選型方面很管用。大俠能否說說，目前國際上四大家族的產品中是否用到動力學反饋呢？

作者: huwangning 時間: 2016-3-11 17:46

機器人小白2014 發表于 2016-3-11 11:19 7 D* ], K- l. S" g, z! @# m; c
向大俠學習，我同意在選型方面很管用。大俠能否說說，目前國際上四大家族的產品中是否用到動力學反饋呢？

首先說明一點，不是反饋，是力矩前饋。國外四大家現在有沒有用在他們的產品上，我不太清楚，但是可以肯定的是他們在做這方面的努力。據可靠以及不怎么可靠的消息，國外著名機器人廠商在機器人控制技術上比國內大大領先。說句玩笑話，我們最好不要搞清楚到底有多大差距，如果知道差距有多大的話，可能沒有勇氣追趕了。

作者: Industrial 時間: 2016-3-11 19:47
目前國內多是純位置模式吧，如果要上動力學，是否要把6個位置環拉到外面自己搞控制，伺服工作在力矩模式下？另外可拖拽示教機器人那個只是在低速下的零重力補償，沒有在高速下的各軸耦合力計算吧。

作者: 川hc 時間: 2016-3-11 21:39

huwangning 發表于 2016-3-11 08:46 9 ?9 }5 R9 Z V) ?. `; S
動力學在理論上可以提高軌跡精度不假，但是很可能帶來控制上的不穩定。這個我們好幾年前就做過實驗的，把 ...

幾頁A4紙又算什么呢，玩一個電腦游戲跑的計算量不比機器人少，現在機器人計算機是很牛的，是通訊的問題。一是伺服驅動器和計算機之間的通訊慢，電機電流數據不能迅速的反饋至計算機，處理之后不能迅速的下發指令，現在有工業實時總線了，響應周期1ms；二是伺服系統，很少開放到電流環的，特別是日系系統，基本都是封閉的，三環參數不允許你改變，但是現在不同了，現在的伺服驅動開放性很強，國產的都有按CIA402來搞的。

作者: 川hc 時間: 2016-3-11 22:18

huwangning 發表于 2016-3-11 17:46
# W) p' l% e2 H ]首先說明一點，不是反饋，是力矩前饋。國外四大家現在有沒有用在他們的產品上，我不太清楚，但是可以肯定 ...

國外機器人主要領先在軌跡精度和應用軟件方面，不是在具體控制方法這種小問題上領先。運動參數閉環+力矩前饋/速度前饋什么的，只是控制方法而已，還有模糊啊神經網絡啊天花亂墜，機器人根本用不上。實際上，大部分機器人軌跡插補不過是圓弧，高級點的有B樣條，連發那科ABB都沒有NUBRS這種機床必需的軌跡，所以搞高級控制沒啥用，機器人也不是機床。
說到軌跡精度，軌跡重復精度國產機器人一點問題沒有，國產機器人裝國產減速機都有3個絲的軌跡重精度（點到點的重復精度自然也不差），但是實際軌跡和理論軌跡誤差就大了，1-5mm是國內水平，1mm以內是國際先進水平，這不是有沒有重力補償的問題，而是機器人幾何模型與本體的誤差如何進行實時補償的問題，本體你再怎么造業造不到理論上那個DH參數，DH參數里面的所有值，都是有偏差的，一般求逆解方法根本不考慮這些偏差（考慮了你就未必能解出解析解），進口機器人這種問題，是解決得很不錯的，激光標定裝配，有誤差模型在里面跑，每個機器人的控制器單獨對應一個本體，換本體就要換一套DH偏差參數。
說到軟件就別提了，就一個例子，國產焊接機器人，你調試，要輸入電壓、電流等對于一般人來說莫名其妙的參數，但進口的你只需輸入，板厚，材質、保護氣種類等參數即可。

作者: Industrial 時間: 2016-3-14 19:21
應用的軟件這些軟實力先不說，就關注機器人本身控制來說，一個方向是運動學的靜態絕對精度，另一個是動力學的動態跟隨精度，我們兩個方向都落后很多；絕對精度方向首先是加工裝配精度，裝起來不會偏差模型太多，這個很重要；之后第二個是模型修正算法，我們每年也有很多論文實用性怎樣也不知道；最后一個是高精度外部測量修正，每臺出廠前測量的參數都會刻在本體上。
另一個方向是動力學方程約束的動態跟隨精度，這個只有在高速度下才有意義，但在高速下的空間軌跡不好測量和比對，連國外都沒保證在什么樣速度下能偏差多少，國內應該只是做做動力補償吧，有了解這方面的大俠，可以大伙說說科普一下。

作者: 川hc 時間: 2016-3-27 23:07

Industrial 發表于 2016-3-14 19:21 0 t9 b- {# D/ \6 P+ G1 L9 Q
應用的軟件這些軟實力先不說，就關注機器人本身控制來說，一個方向是運動學的靜態絕對精度，另一個是動力學 ...

很有道理

作者: liang-hongfei 時間: 2017-3-3 10:35
實情，機器人動力學這一塊比較難懂，國內做的基本上都是按照國外的論文算一遍了事，基本山沒有把它吃透的。

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