动力学运用之一：拖动示教
跟着机械人技巧的日趋成熟和运用的赓续普及，机械人正逐步融入社会临盆、生涯的各个方面，并施展愈来愈弗成替换的感化。在“工业 4.0” 和 “中国制作 2025”的配景下，为了顺应古代工业疾速多变的特色和知足日趋增加的庞杂性请求，机械人不只要能历久稳固地完成反复任务，还要具有智能化、收集化、开放性、人机友爱性的特色。作为工业机械人持续成长与立异的一个主要方面，示教技巧正在向利于疾速示教编程和加强人机协作才能的偏向成长。
工业机械人示教就是编程者采取各类示教办法事前“告诉”机械人所要停止的举措信息和功课信息等。这些信息年夜致分为三类：机械人地位和姿势信息，轨迹和途径点等的信息；机械人义务举措次序信等的息；机械人举措、功课时的附加前提等的信息，机械人举措的速度和加快度等信息和功课内容信息等。图1所示为机械人示教办法的分类。
图1. 机械人示教办法分类
现实运用最多的传统的示教盒示教请求操作者具有必定的机械人技巧常识和经历，示教效力较低。与示教盒示教比拟，直接示教法可以无需操作者控制任何机械人常识及经历，操作简略且疾速，极年夜地进步了示教的友爱性、高效性。图2为启帆设计的机械人示教盒和对应的三维及时掌握软件。
图2. 机械人示教办法分类
直接示教掌握办法
以后主流的机械人直接示教掌握办法可以分为两类：第一类是基于地位掌握或许阻抗掌握的直接示教办法。第二类是基于力矩掌握的零力均衡的机械人直接示教（有动力学模子）。
以下内容为学术干货，请划重点
基于地位掌握的直接示教
传统的拖动示教依附于外置于机械人的多维操作传感器，应用该传感器获得的信息，牵引机械人末尾在笛卡尔空间下做线性或许扭转的活动。图3为基于多维传感器的地位掌握的直接示教
图3. 基于多维传感器的地位掌握的直接示教
直接示教任务表示
这类拖动示教办法的掌握体系如图4所示
图4. 基于多维传感器的地位掌握的直接示教的掌握办法
此类的基于地位掌握的拖动示教办法都没法躲避两个成绩。一个是因为额定的多维传感器的设置装备摆设，增长了机械人的临盆本钱。另外一个是因为多维传感器只能掌握机械人末尾的笛卡尔空间，所以没法很好地掌握单轴的活动，使得机械人的活动显得非常生硬，晦气于真实的拖动示教酿成，特别是要微调到特定的点的时刻，能够还须要传统的遥控示教盒的帮助。
基于力矩掌握的零力均衡的机械人直接示教
这是一种更加直接的机械人拖动示教办法，借助机械人的动力学模子，掌握器可以及时的算出机械人被拖动时所须要的力矩，然后把供给该力矩给机电使得机械人可以或许很好地帮助操作人员停止拖动。力矩的盘算以下列公式所示：
个中
公式中的是经由过程逆动力学算得的机电所须要的力矩，其盘算公式包含惯性力项、 科里奥利力 和向心力项、重力项 和磨擦力项。而傍边的依据选择的磨擦力模子可以分化为粘性磨擦力项、库仑磨擦力项和赔偿。
分歧于传统的基于地位或许阻抗的拖动示教办法，零力掌握办法对操作者加倍的友爱。在准确的动力学模子的赞助下，拖念头器人时要战胜的机械人本身重力，磨擦力和惯性力都的到了响应的机电力矩的抵消，使得机械人可以或许轻松的拖动。 同时，算法也包管了当外力被撤消时，机械人可以或许敏捷的运动在以后地位，包管装备和操作人员的平安。
另外一个基于零力掌握拖动示教带来的优势是，在动力学模子中，各关节的力矩是可以零丁掌握的，所以机械人的拖动点不再被固定在机械人末尾或许多维传感器上，操作者可以在机械人随意率性地位去拖念头器人，使操作加倍灵巧多变。
启帆工业机械人的拖动示教技巧
针对以后的主流运用须要，启帆已开辟出可以或许运用于分歧型号机械人上的拖动示教技巧。该技巧以基于力矩掌握的零力均衡的机械人直接示教为基本，完成了无传感器（sensorless）的基于力矩掌握的零力均衡拖动示教。
这类拖动示教办法，除具有上述的基于力矩掌握的零力均衡的机械人直接示教外，还有着一个最重要的优势，就是无需外加关节力矩传感器，下降了完成的本钱，同时也包管了算法的通用性。
