關於動力學，我讀書少，你可不要騙我！

05-24

關於動力學，我讀書少，你可不要騙我！

有個剛進入工業機器人行業的網友問我，動力學在機器人研發中究竟處於一個什麼樣的地位。如果從理論研究的角度來回答這個問題，我覺得我根本沒那個資格。如果是從工程實際的角度，我又很為難，不知道該怎樣告訴你。

很多的工程經驗，我告訴過別人。但人啊，往往願意接受從心底里願意接受的東西。關於動力學，我建議剛開始不要去碰他。等你把其他知識和經驗積累了，再來理解這個理論上很美，但實際上很難應用得好的東西。如果國內有人說他們的機器人用上了動力學，我會告訴他等他把軌跡規劃、功能以及可靠性弄好了，再來談這個東西。忽悠不懂的人可以，問他兩個問題就啞巴了。動力學模擬在選型方面倒是很管用的。推導動力學至少目前階段就算了，但是概念倒是可以好好了解一下。

這麼跟你說吧，動力學從完美的角度上來講，主要是通過力矩前饋增加機器人的動態響應。說的直白一點，就是使機器人即使在高速情況下也能誤差很少地跟蹤輸入。在低速情況下，加與不加動力學前饋是沒有什麼區別的。目前，工程上實現動力學前饋，主要的困難在計算機在動力學計算的實時性跟不上，另外一個很可能會出現控制不穩定的情況，那將會是很危險的事情。

動力學在理論上可以提高軌跡精度不假，但是很可能帶來控制上的不穩定。這個我們好幾年前就做過實驗的，把我們都嚇壞了。人機協作中所謂的力控制現行的有兩種方法：一種是加裝力矩感測器；另一種是電流檢測。這裡的力控制跟動力學完全是兩個概念，如果說非要勉強說有關係的話，那最多是重力補償。重力補償的計算負荷跟動力學計算根本不是一個量級上的。我們曾推導過4軸碼垛機器人動力學的非簡化解析表達式，單軸的表達式佔滿4頁A4紙。國內也有我認為最靠譜的機器人控制系統研發團隊曾經做過這方面的嘗試，後來不了了之。動力學力矩前饋是加在電流環上的，而電流環的刷新頻率要比位置環、速度環高很多才有意義。