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从SCIMC架构到HyperRing技术,机器人控制技术的革新

不论是人形

传统架构中,机器人控制分为两部分,一部分是关节的电机,或是电液伺服执行器,它控制的是一个单一维度的运动;另一部分是整体控制,比如工业机器人领域的所谓运动控制器,它负责为每一个关节下达运动指令,以保证整个手臂的运动效果符合预期。

图二:当前工业机器人的主流控制架构

运动控制器知道全局的信息,知道手臂的受力情况,可以对电机出力进行预判,然后通过总线前馈给伺服控制器,极大的提升了工业机器人的动态性能。

信息越全面,越有利于决策 ;

信息越及时,越有利于决策。

运动控制与电机控制的最佳融合方式,莫过于把这些功能集成在一块芯片中!世界首款单芯片多轴驱控一体运动控制器SCIMC(Single Chip Multiaxis Integrated Motion Controller)出于这个目的,诞生了!

想象一下,我们拿起一支笔画一条长直线,我只关心我的手中的笔如何移动,我不会去关心我的胳膊上每个关节应该怎么转动。这是一种自然而然的控制方式。就是把整个胳膊看成是一个整体来控制,而不是一个个关节分别进行控制。

传统伺服控制仅在单一电机上形成闭环控制,所谓闭环控制,就是通过比较“希望的位置和速度”与“传感器反馈的位置和速度”来调整电机的出力大小,让“希望的位置和速度”与“传感器反馈的位置和速度”尽量吻合。

图六:N关节机器人超闭环架构

例如:可以让手臂的末端在指定的运动自由度上表现出顺应性(低刚度,易拖动)而在其他运动自由度上表现为高刚性。

基于此项技术,可以实现需要“手感”的柔顺装配,也可以实现空间自由度约束下的拖动示教。HyperRing的算法实现可以多种多样,我们目前实现的拖动中的空间约束,表现令人惊叹!


“固定点”式自由拖:

工具末端点不动,姿态可通过拖动改变

这些功能在传统的架构上很难实现,但在“SCIMC+HyperRing”技术帮助下显得游刃有余。HyperRing未来甚至可以结合视觉和触觉传感信息,实现更加类人的任务。

HyperRing还在不断进化中,未来值得期待。


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