一种基于串联机器人的倒立摆教学系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于串联机器人的倒立摆教学系统及控制方法，包括以下步骤：初始化倒立摆参考输入；将参考输入与采集数据比较，分别计算控制误差，包括：水平运动位置误差、速度误差、旋转角度误差及角速度的误差；根据控制误差，利用倒立摆控制算法计算机器人期望控制量；根据期望控制量，利用机器人控制算法得到驱动机器人运动所需的控制量，将该控制量发送至机器人；采集倒立摆运动状态并反馈至采集数据中，倒立摆运动状态包括水平运动位置与速度、旋转角度与角速度，实现倒立摆的闭环控制。本发明专利技术能够满足高校在机器人、自动控制等相关学科方向的教学实验需求，能够帮助学生将所学到的专业知识应用到具体的工程项目中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于串联机器人的倒立摆教学系统及控制方法
本专利技术涉及机器人、自动控制及相关教学等领域。具体的说是一种基于串联机器人的倒立摆教学系统及控制方法。
技术介绍
倒立摆系统广泛应用于军工、航天、行走机器人等领域。而串联机器人又在工业生产、科学研究甚至人民生活中起着重要作用。急需高校培养大量专业技术人员，对高校在相关领域的教学提出了更高的要求。因此，高校对相关领域的教学设备需求巨大。目前将机器人与倒立摆结合的教学设备较为缺乏。机器人与倒立摆结合的教学系统能够更加全面的培养学生的能力，同时也能促进多个
的融合。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种基于串联机器人的倒立摆教学系统及控制方法，用于满足高校对机器人及自动控制等相关学科的教学需求。如：机器人运动学、机器人轨迹规划、倒立摆控制等算法的教学与实验。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于串联机器人的倒立摆教学系统控制方法，包括以下步骤：初始化倒立摆参考输入：水平运动位置与速度、旋转角度与角速度；将参考输入与采集数据比较，分别计算控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于串联机器人的倒立摆教学系统控制方法，其特征在于包括以下步骤：/n初始化倒立摆参考输入：水平运动位置与速度、旋转角度与角速度；/n将参考输入与采集数据比较，分别计算控制误差，包括：水平运动位置误差、速度误差、旋转角度误差及角速度的误差；/n根据控制误差，利用倒立摆控制算法得到机器人末端期望控制量；/n根据期望控制量，利用机器人控制算法得到驱动机器人运动所需的控制量，将该控制量发送至机器人；采集倒立摆运动状态并反馈至采集数据中，倒立摆运动状态包括水平运动位置与速度、旋转角度与角速度，实现倒立摆的闭环控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于串联机器人的倒立摆教学系统控制方法，其特征在于包括以下步骤：
初始化倒立摆参考输入：水平运动位置与速度、旋转角度与角速度；
将参考输入与采集数据比较，分别计算控制误差，包括：水平运动位置误差、速度误差、旋转角度误差及角速度的误差；
根据控制误差，利用倒立摆控制算法得到机器人末端期望控制量；
根据期望控制量，利用机器人控制算法得到驱动机器人运动所需的控制量，将该控制量发送至机器人；采集倒立摆运动状态并反馈至采集数据中，倒立摆运动状态包括水平运动位置与速度、旋转角度与角速度，实现倒立摆的闭环控制。


2.根据权利要求1所述的一种基于串联机器人的倒立摆教学系统控制方法，其特征在于，所述机器人控制算法包括以下步骤：
对期望控制量即机器人末端加速度进行插补和积分，从而获取机器人末端期望位置偏移量，再利用逆运动学，求解每个关节的控制量，进而驱动机器人实现期望的运动。


3.根据权利要求1所述的一种基于串联机器人的倒立摆教学系统控制方法，其特征在于，所述机器人控制算法的控制周期与倒立摆控制算法的控制周期不同。


4.根据权利要求1或3所述的一种基于串联机器人的倒立摆教学系统控制方法，其特征在于，所述机器人控制算法的控制周期与倒立摆控制算法的控制周期满足如下关系：
Ti＝c·Tr
其中：Ti为倒立摆控制周期；Tr为机...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冰，刘广辉，张华良，王福东，杨帆，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21