SCARA机器人运动控制原理(2)
本帖最后由 keer_zu 于 2025-3-24 17:17 编辑### **1. 机械结构与自由度**
SCARA机器人通常具有**4个自由度**：
* **水平平面运动**：由两个旋转关节（J1、J2）实现，形成平面内的X-Y运动。
* **垂直方向运动**：由直线关节（J3）或旋转关节实现Z轴升降。
* **末端旋转**：通过第四个旋转关节（J4）调整末端姿态（如夹爪方向）。
**特点**：水平方向刚度高（适合高速运动），垂直方向具有一定柔顺性（适应装配中的力控制）。
### **2. 运动学建模**
!(data/attachment/forum/202503/24/171045bkesrr6snek4tk4f.png "image.png")
### **3. 伺服控制系统**
SCARA采用闭环伺服控制，核心组件包括：
* **伺服电机**：驱动各关节运动（旋转或直线电机）。
* **编码器**：实时反馈位置/速度信号。
* **减速器**（如谐波减速器）：提高扭矩和定位精度。
* **控制器**：运行控制算法（如PID、前馈控制）。
**控制流程**：
1. 轨迹规划生成目标位置/速度。
2. 控制器计算各关节的目标角度。
3. 伺服驱动器驱动电机，编码器反馈实际位置。
4. 通过PID算法调整电机输出，消除跟踪误差。
### **3. 伺服控制系统**
SCARA采用闭环伺服控制，核心组件包括：
* **伺服电机**：驱动各关节运动（旋转或直线电机）。
* **编码器**：实时反馈位置/速度信号。
* **减速器**（如谐波减速器）：提高扭矩和定位精度。
* **控制器**：运行控制算法（如PID、前馈控制）。
**控制流程**：
1. 轨迹规划生成目标位置/速度。
2. 控制器计算各关节的目标角度。
3. 伺服驱动器驱动电机，编码器反馈实际位置。
4. 通过PID算法调整电机输出，消除跟踪误差。
### **5. 动力学补偿**
!(data/attachment/forum/202503/24/171353zgggawlajd6bwaid.png "image.png")
### **6. 柔顺控制（Force Compliance）**
在装配或接触任务中，需控制末端力/力矩：
* **阻抗控制**：调整机器人末端刚度，使其对外力产生可控变形。
* **力/位混合控制**：在自由方向控制位置，约束方向控制力。
### **7. 误差补偿技术**
* **背隙补偿**：消除齿轮间隙导致的定位误差。
* **温度补偿**：修正热变形引起的误差。
* **标定**：通过激光跟踪仪等设备校准几何参数。
### **应用场景示例**
1. **电路板装配**：高速高精度插装元件。
2. **精密检测**：配合视觉系统定位缺陷。
3. **3C产品组装**：螺丝锁附、屏幕贴合。
### **总结**
SCARA机器人的运动控制核心在于**运动学解算、高精度伺服控制、平滑轨迹规划及动力学补偿**，结合其结构特性实现高速、高精度的平面运动与垂直柔顺性。随着技术的发展，智能控制算法（如自适应控制、机器学习）进一步提升了其在复杂任务中的性能。
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