是不是只要末端感測器精度足夠,就可以忽略中間執行器件的誤差,最終達到感測器解析度精度?

例如:多級齒輪傳動結構的旋轉軸(轉檯),加工誤差較大,導致齒側間隙較大。為此,考慮在末端使用精度較高的角度感測器(如圓光柵),期望通過所謂『全閉環』來補償加工誤差。

具體問題如下:

1. 是否只要提高末端感測器(如圓光柵)精度到足夠高,就可以忽略中間齒輪傳動誤差?

2. 各環節引入的誤差主要有哪些?如何克服?

3. 執行器(電機)的編碼器精度是否可適當降低?降低到多少合適?


1、不可以,你檢測到了,但是你如何傳遞位置或者動力過去呢。齒側的間隙是非線性的,直接導致傳動剛性下降。

2、傳動系統引入的誤差就是間隙,加工誤差只要是一定精度範圍內,都沒有問題。

3、現在常用的交流伺服電機編碼器的精度本來就不高,全都是電子細分出來的,一般是把編碼器脈衝64-256倍細分。

4、全閉環的精度是建立在傳動剛性夠高的基礎上的,你這種情況用全閉環不會讓情況更好,到時反而設備都沒法用。會出現:高頻自震、低頻震蕩、電機過載等。

5、實用化的解決方案是:西門子840D系統,選購MASTER-SLAVE功能,減少傳動級數,在最末一級考慮雙電機消隙提高傳動剛性。

6、上述方案做了之後,靠電機精度是可以保證大部分要求的,畢竟經過比較大的減速比減速後,電機的編碼器絕對精度也會被減小。


當然不可以。Loosely speaking, precision control is approximately as precise as its least precise part. (注意,這裡說的是泛泛的precision)

但有點反直覺的是,很多情況下,閉環控制variance可以做到,比最大variance的那部分,不論是感測器,還是執行結構,要小。注意,這裡特定指variance。

裡面還有很多有意思的問題。比如在給定各個環節variance(感測器、執行結構等)的情況下,閉環/半閉環的控制variance最低能達到多少,乃至比前饋、開環最多能降低多少倍。達到最低variance時誤差信號要具有什麼特徵;如果不具有的話,則還能降低多少倍。乃至有些時候,並不能比前饋、開環降低variance。在所有這些方面,有了些初步的結果。


謝邀,試著答一下,僅供討論參考。

  • 感測器精度只是控制迴路的一方面,一個傳動系統能控到多准個人覺得是受各種實際情況約束的,需要各個環節配合,不可能存在只要反饋精度無限提高整體性能就會得到提高的情況。全閉環補償效果理論上是要好,但控制建模和參數調節都要麻煩一些,需要處理齒側間隙這個非線性環節,以及有可能由傳動鏈撓性引起的穩定性問題(轉檯可能不需要考慮?);

  • 誤差理論上各個環節都會有,包括控制器引入的,需要具體分析,哪個影響最大;
  • 電機編碼器我覺得用默認的就可以,但似乎沒有降低的理由,就算是用全閉環效果好,保留一個內環也是有用的,比如可以得到轉角死區的量從而在控制器里做出補償。


問題二問題三都與實際機構有關,因此僅考慮比較理論的問題一:考慮一個極端因素,假設由於中間傳遞誤差,執行機構只能到達兩端的極限位置,中間位置一概不能動,此時無論末端測量精度多高,都無法實現精確控制。因此第一個問題答案是不能忽略,還是要考慮齒輪傳遞誤差。


1. 如果工作空間的末端感測器精度足夠,你還是需要機器人的精確動力學模型來保證你可以走到指定的位置的。反過來說,如果你在末端發現了誤差,怎麼來控制每個關節轉動,從而減小並消除誤差。所以一般情況下,齒輪的間隙等誤差還是需要通過標定了修正的。當然也可以通過一些自適應控制或者學習演算法來減小誤差(這種情況就可以不去考慮齒輪間隙了)。

2. 一般機器人誤差無非是驅動,感測,機械結構,具體到一般工業機器人,可能就是齒輪配合誤差了。對於大型的重載或者柔性關節機器人,可能還有相應的重力造成的誤差或者是關節柔性造成的誤差。

3. 精度其實是工作任務聯繫的,如果任務不需要那麼高的精度,當然就沒有必要。但是降低電機的編碼器的精度,成本也節省不了多少,性能倒是降低很多,個人認為沒有必要。


各個環節都有影響,相當於在系統的不同位置引入雜訊。最終達到到控制精度是這所有雜訊的函數~


檢測精讀不代表控制精度,尤其是多級傳動的問題上,控制精度已經被驅動機構的最低精度所決定了,想旋轉到某個角度的時候,最後發現驅動機構始終在設定值左右搖擺,就是驅動機構精度過低造成的


嘗試作答

1.將將感測器從電機側移到減速器後側能夠有效的補償減速器本身的誤差,如齒隙。現今已有企業在工業機器人上予以嘗試。全閉環的誤差補償效果應該比半閉環要好。然而控制上也稍顯複雜,本身可以通過減速器減小電機的控制誤差,全閉環沒有這種減小的效果。

2.這個問題買本書看吧。

3.編碼器的精度選擇取決於需求


你這個只滿足了可觀性,控制系統還有一個可控性。如果你中間的傳動部分使得系統不可控了,那也是沒辦法的。所以,最好還是從控制理論角度分析好點。


我覺得可以,萬一運氣好剛好條件滿足呢,多試幾次機會就大了嘛


1應該不行,題主的想法太理想化,現實是修復不過來的。不然誰還花那麼多時間提高零件的精度呀


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