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2022-11-29
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机器人控制技术现状及展望
摘要：
机器人控制技术 (robot control technology ), 为使机器人完成各
种任务和动作所执行的各种控制手段。从世界上第一台遥控机械手的诞生至
今已有半个世纪了，在这短短的几十年里，伴随着计算机、自动控制理论的发展
和工业生产的需要及相关技术的进步，机器人的发展已经历了3 代 。最早的机
器人采用顺序控制方式，随着计算机的发展，机器人采用 计算机系统 来综
合实现机电装置的功能，并采用示教再现的控制方式。作为机器人的核心部
分，机器人控制器是影响机器人性能的关键部分之一。目前，由于人工智能、计
算机科学、传感器技术及其它相关学科的长足进步，使得机器人的研究在高水平
上进行，同时也为机器人控制器的性能提出更高的要求。而机器人控制技术的不
完善也为其日后的发展奠定了广阔的空间！智能机器人的控制技术是现在的研究
热点也是未来的发展方向。
关键字
机器人控制技术 控制技术的现状
机器人控制技术展望
机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。工
业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿
态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。机器人控制技术所具有的特点：
1．机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。
2．机器人至少有3-5 个自由度，甚至有二十几个自由度，每个自由度一般都
包含一个私服系统，他们必须协调起来组成一个多变量控制系统。
3．描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型，随着状态的不同
及外力的变化其参数也在变化，各变量之间还存在耦合。因此，仅仅利用位置闭
环是不够的，还要利用速度甚至加速度闭环。
4．机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成，因此存在一个最
优的问题。
通过对机器人控制系统特点的分析，可以把到目前为止的机器人控制进行
如下分类：
1．位置控制
2．力（力矩）控制
3．智能控制
这其中位置控制和力控制又是目前工业机器人中最普遍和最基本的控制。而
这两个控制对机器人可以进行位置、速度、加速度及力的控制。这其中又包含了
开环控制、PID 反馈控制、分解运动控制、最优控制、柔顺控制、变结构控制、
自适应控制等等传统控制技术。无论它们多么高级多么复杂最终实现对机器人的
操作还是需要控制位置、速度、加速度及力这四个要素。所以位置及力控制是所
有其他控制的基础，是机器人控制的基础！这些传统的控制技术，不管是经典的
还是现代的相对来说已经比较成熟了，换言之就是能解决的问题都解决了，解决
不了的问题短时间内也解决不了了，已经到一个瓶颈了。所以在这里就不详细介
绍这些传统控制技术了。
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