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課程概述
主要結合SICE-DD機器人操作臂系統與其控制實驗結果全面講述機器人控制理論、方法與實際應用問題，包括：緒論（機器人系統的組成、控制方法與控制技術概論）；機器人操作臂機構、運動學與動力學；軌跡追蹤控制：PID控制、機器人參數識別、逆動力學計算法、前饋+PD反饋控制、加速度分解控制等；魯棒控制；自適應控制；力控制；最短時間控制；協調控制；主從操作控制等。此外，作為選修內容還講授了柔性機器人操作臂控制，以及各種控制方法在SICE-DD機器人操作臂上的實際控制應用案例，直接驅動與非直接驅動機器人概念及系統，實際應用的模塊化組合式機器人操作臂系統設計與運動控制實例
教學單元
1 第1章 緒論-機器人系統、應用及其控制方法概論
1.1 機器人操作臂系統組成及其應用
1.2 機器人控制方法概論
2 第2章 機器人操作臂機構與運動學
2.1 機器人的機構與位置、姿態的表示
2.2 坐標系的表示和變換
2.3 機器人機構的D-H參數及機構正運動學
2.4 逆運動學
2.5 機器人的雅可比矩陣
3 第3章 機器人動力學
3.1 何謂動力學？
3.2 拉格朗日法及SICE-DD操作臂系統簡介及其運動方程式
3.3 動力學方程的牛頓-歐拉法
4 第4章 機器人參數識別
4.1 SICE-DD機器人運動方程式回顧
4.2 基底參數
4.3 參數識別原理：逐次識別法、同時識別法
4.4 參數識別的實際應用問題
5 第5章 機器人位置/軌跡追蹤控制
5.1 位置/軌跡追蹤控制：PID控制
5.2 動態控制：何謂動態控制、前饋動態控制系統的構成
5.3 計算力矩控制法
5.4 加速度分解控制法
5.5 機器人軌跡追蹤控制方法的總結
6 第6章 機器人力控制
6.1 機器人操作臂力控制基本概念、建模
6.2 機器人操作臂系統按作業、力控制的分類及原理理
6.3 基於位置控制的力控制方法分類 及各類控制原理
6.4 基於力矩控制的力控制系統的分類及各類力控制原理
7 第7章 機器人Robust控制
7.1 機器人動態模型和不確定性
7.2 基於逆動力學的Robust控制：基本控制方式和不確定性的影響、基於李亞普諾夫方法的Robust控制
8 第8章 機器人自適應控制
8.1何謂自適應控制？
8.2機器人操作臂的自適應制：系統線性化；考慮操作臂構造；系統的模型化和基底參數、控制律
9 第9章 機器人最優控制及最短時間控制
9.1 最優控制的基本概念和形式化
9.2 最優控制輸入的求解
9.3 機器人最優控制問題及最短時間控制的形式化
10 第10章 柔性機器人操作臂的控制（選修）
11 第11章 協調控制
12 第12章 主從操作控制
13 課程總結—基於模型的機器人操作臂控制方法與應用技術總論
課程列表
名稱 時間長度
第01講1.1.1機器人的定義 00:05:08
第02講1.1.2機器人系統的組成 00:11:45
第03講1.1.3工業機器人基本參數及作業要求 00:19:06
第04講1.2.1所謂機器人控制 00:11:23
第05講1.2.22.如何理解被控對象與控制系統的關係及控制？ 00:08:55
第06講2.1.1機器人操作臂機構學及其基本內容（上） 00:10:55
第07講2.1.2機器人操作臂機構學及其基本內容（中） 00:20:29
第08講2.1.3機器人操作臂機構學及其基本內容（下） 00:08:17
第09講2.2.1機器人操作臂坐標系與坐標變換（上） 00:16:33
第10講2.2.2機器人操作臂坐標系與坐標變換（中） 00:17:08
第11講2.2.3機器人操作臂坐標系與坐標變換（下） 00:20:13
第12講2.3.1機器人操作臂運動學及求解方法（上） 00:18:57
第13講2.3.2機器人操作臂運動學及求解方法（中） 00:07:22
第14講2.4機器人操作臂運動學及求解方法（下） 00:17:06
第15講2.5.1雅可比矩陣及其用途（上） 00:15:31
第16講2.5.2雅可比矩陣及其用途（中） 00:12:56
第17講2.5.3雅可比矩陣及其用途（下） 00:11:39
第18講3.1機器人動力學問題 00:04:30
第19講3.2.1機器人動力學方法：拉格朗日法（上） 00:16:14
第20講3.2.2機器人動力學方法：拉格朗日法（下） 00:12:03
第21講3.3機器人動力學方程：牛頓-歐拉法 00:15:23
第22講4.1 SICE-DD機器人運動方程式回顧 00:17:17
第23講4.2.1機器人操作臂參數識別理論與實驗（上） 00:13:15
第24講4.3機器人操作臂參數識別理論與實驗（中） 00:26:54
第25講4.4機器人操作臂參數識別理論與實驗（下） 00:05:38
第26講5.1 位置-軌跡追蹤控制：PID控制 00:21:14
第27講5.2.1何謂動態控制？ 00:05:09
第28講5.2.2前饋動態控制 00:09:12
第29講5.2.3前饋+PD反饋動態控制 00:05:59
第30講5.3 計算力矩控制法 00:10:42
第31講5.4 加速度分解控制法 00:18:31
第32講5.5 機器人軌跡追蹤控制方法的總結 00:07:39
第33講6.1.1什麼是機器人操作臂的力-位混合控制 00:02:26
第34講6.1.2機器人操作臂與環境的建模 00:08:07
第35講6.1.3機器人操作臂作業的分類及力控制的分類 00:13:34
第36講6.1.4用於機器人力控制的力傳感器 00:12:08
第37講6.1.5基於位置控制的力控制系統 00:09:13
第38講6.2.1機器人操作臂作業的分類及力控制的分類 00:13:34
第39講6.2.2用於機器人力控制的力傳感器 00:12:08
第40講6.2.3基於位置控制的力控制系統 00:09:13
第41講6.2.4基於力矩控制的力控制系統 00:04:44
第42講6.2.5採用雅克比矩陣轉置的末端操作器作業空間內PD控制的力矩控制 00:06:03
第43講6.3.1基於位置控制的力控制方法分類 00:10:07
第44講6.3.2剛度控制 00:19:09
第45講6.3.3阻尼控制 00:13:55
第46講6.3.4阻抗控制 00:04:48
第47講6.3.5假想柔順控制 00:04:37
第48講6.3.6基於位置控制的力控制小結及對基於位置控制力控制的自然思考 00:05:05
第49講6.4.1基於力矩控制的力控制系統 00:02:37
第50講6.4.2無動力學補償的直角坐標系內基於JT的PD控制力控制系統及方法 00:15:17
第51講6.4.3無動力學補償的混合控制方法 00:06:11
第52講6.4.4有動力學補償的控制方法與分類 00:02:51
第53講6.4.5由力傳感器直接測得外力的有動力學補償力制方法 00:07:18
第54講6.4.6動態混合控制的有動力學補償力制方法 00:02:11
第55講6.4.7基於位置控制的力控制與基於力矩的力控制系統和方法的比較 00:04:26
第56講7.1.1機器人操作臂模型的不確定性與動態控制問題 00:14:39
第57講7.1.2何謂機器人的魯棒控制？ 00:02:08
第58講7.1.3動力學特徵及動力學方程的不確定量 00:09:21
第59講7.2.1基於逆動力學的基本控制方式和不確定性的影響 00:19:55
第60講7.2.2由李亞普諾夫方法的ROBUST控制 00:05:25
第61講7.2.3公稱控制 00:12:38
第62講7.2.4基於受動特性的Robust控制及其改進版 00:10:30
第63講8.1何謂自適應控制？ 00:06:09
第64講8.2.1機器人操作臂系統線性化的自適應控制應用問題 00:02:07
第65講8.2.3考慮機器人操作臂構造的自適應控制系統構成 00:05:39
第66講8.2.3自適應控制方法中的機器人操作臂系統的模型化問題 00:07:22
第67講8.2.4機器人操作臂系統模型化、基底參數和自適應控制控制律 00:16:15
第68講9.1 最優控制的基本概念和形式化 00:05:36
第69講9.2.1最優控制輸入的求解方法 00:15:46
第70講9.2.2最優控制問題的數值解法與流程 00:05:36
第71講9.3 機器人最優控制問題及最短時間控制的形式化 00:12:14
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MS_3270