1 點位控制原理簡介

機器人控制可以分為關節空間的控制和笛卡爾空間的控制。對于串聯式多關節機器人，關節空間的控制是針對機器人各個關節的變量進行的控制，笛卡爾空間控制是針對機器人末端的變量進行的控制。按照控制量的不同，機器人控制可以分為：位置控制、速度控制、加速度控制、力控制、力位混合控制和振動控制等。

按作業任務的不同，機器人的控制方式則可分為點位控制、連續軌跡控制、力（力矩）控制和智能控制四種控制方式。

工業機器人的點位控制方式是通過對機器人的運行軌跡進行點位設置，以控制機器人的位姿作為主要內容。技術人員根據機器人的工作任務對位姿進行調整以此來保證機器人的精確位置，進而讓機器人在精準的位置上高效率地完成工作任務。點位控制方式僅控制機器人的末端執行器，關鍵是控制機器人的位置，通過點位控制機器人，確保機器人能夠在相應位置精準、快速地完成指定操作任務。

點位控制原理是，一個定位命令要求主軸和與零件移動到另一個位置時，模塊先計算一個理論的時間速度圖。然后以這個時間速度圖控制軸，使之最后達到規定的位置。典型的時間速度圖是個梯形，也就是說，軸先以用戶設定的家屬度勻加速運動，直至達到用戶設定速度，然后勻速運動一定的時間，再以用戶設定的加速度做勻減速運動，直到速度變為0。速度達到0時，軸移動的距離正好是命令規定的值。

?在控制軸運動到固定位置之前，需要先通過計算等方式確定固定點的位置，即需要提前實現定位功能。常見的點位方式有計算機視覺定位、激光測距定位、導航定位等等。其中激光測距定位的方式主要有兩種，第一種原理是依據光速和往返時間的乘積來計算測距儀和被測量物體之間的距離，以激光測距儀為例；第二種是使用激光測距傳感器來測算距離，目前激光測距傳感器的測試精度可以達到 1μm，已經被廣泛應用于各個領域。

2 激光測距傳感器設計

硬件設計

激光傳感器采用相位法激光測距技術，通過激光傳感器發射無線電波段頻率的激光進行幅度調制，并將正弦調制光往返測距儀與目標物間距離所產生的相位差測定，根據調制光的波長和頻率，計算出激光的飛行時間，再計算出待測的距離。

• 標定方法

由于本文的設計裝置安裝在戶外環境，太陽光照強度的變化容易對激光測距傳感器的測距結果造成影響，帶來誤差。為了減小因光照強度影響帶來的誤差，激光測距傳感器通過監測補償法來降低太陽光照強度的影響。而引起誤差的原因不僅僅是太陽光照強度，還有可能是激光測距傳感器擺放位置，為了減小誤差對最終監測結果的影響，可以通過最小二乘法對誤差參數進行擬合。

3 機器人剝線系統

?????? 為實現變姿態剝線過程的實時剝線位置跟蹤，該項目將設計一款機器人剝線系統。將線式激光傳感器安裝在機器人的法蘭盤上，且位于剝線裝置運行的前方。剝線過程中，激光傳感器連續采集剝線位置信息，并結合手眼標定矩陣以及機器人實時姿態，將傳感器采集的剝線坐標轉換到機器人基礎坐標系下，從而形成空間絕對剝線軌跡; 再根據剝線裝置的當前位置與剝線位置的空間絕對軌跡生成位置偏差。將位置偏差變換到剝線裝置工具坐標系下進行實時修正。

使用該機器人剝線系統實現剝線機器人針對變姿態剝線過程的連續跟蹤，跟蹤過程平滑光順，跟蹤整體精度高。基本滿足剝線實時跟蹤應用的一般要求。

?????? 1機器人剝線系統

項目設計的機器人剝線系統主要由六自由度機械臂、線激光測距傳感器、剝線機器人以及剝線裝置組成，系統結構原理如圖 1 所示。從圖中可以看出激光傳感器實時采集剝線位置數據，并將位置信息通過 Transmission Control Protocol( TCP) 發送給傳感器控制器完成偏差量的計算，再將計算結果通過 TCP 返回給機器人控制器，從而實現剝線機器人相對剝線位置的實時修正。

該系統是一個典型的閉環控制系統，激光測距傳感器以及剝線位置跟蹤算法構成其中的反饋環節，因此，對于實現良好的自動化剝線過程至關重要。

圖表 1 系統結構原理

2 剝線位置特征提取

將高壓電線置于激光傳感器的視野內，激光線被投射到剝線位置上；同時 CCD 相機采集被剝線位置表面調制后的光條信息；使用Steger算法提取光條中心；最后在三維數據點的 基礎上，采用二階差分特征點檢測算法實現剝線位置的識別和定位。算法處理過程主要經過高斯平滑濾波、二階差分、局部極大值抑制等算法，可以得到較好的效果【1】。

[1]陳新禹,張慶新,朱琳琳,胡為.基于激光視覺傳感器的機器人實時焊縫跟蹤方法[J].激光與紅外,2021,51(04):421-427.

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的点控技术和激光定位技术的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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