运动控制：数学和物理防止碰撞
结合电气和机械工程、软件和硬件设计，并利用从生物学、伦理学和心理学等不同领域收集的见解，机器人技术是一个真正的多学科领域。
当然，数学和物理学是核心，而且相互交织。两者都用于产生不会引起冲突的自动化。
在这篇博文中，我们将深入了解运动控制、运动学和动力学的基础知识。在整个过程中，我们将分享指向有用资源的链接，以便从 A3 档案馆及其他地方了解更多有关运动控制和相关概念的信息。
什么是运动控制？
顾名思义，“运动控制”是指自动化的子领域，它涉及实现自动化系统所有独立部分的受控运动。控制内部电机、夹具尖端、龙门和当今复杂自动化的所有其他组件的运动，需要了解关键物理概念，例如力、运动和扭矩，以及将复杂控制算法应用于现实世界硬件的能力。
部署成功后，运动控制可确保系统的每个部分在任何给定时间都在应有的位置，从而确保整体可靠性和可重复性。
“运动控制”有时在严格意义上仅用于控制电机的运动，但在最广泛的意义上，该术语包含自动化系统的所有部分，例如夹具和龙门架。在这个更广泛的意义上，运动控制结合了路径规划、动力学和运动学。
典型的运动控制系统由三部分组成：运动控制器、放大器和一个或多个电机。
运动控制器是操作的大脑，负责确保电机按照最终用户的要求运行，包括电机轨迹。近年来，运动控制器的尺寸不断缩小并变得更加智能，这使制造商能够以创新且越来越有用的方式将运动控制智能融入其设计中。
Yaskawa America 在 YouTube 上的电子学习系列包括对运动控制基础知识的有用概述：
https://www.youtube.com/watch?v=-ZWUSbMKAfg
运动学
在物理学中，运动学是一个子领域，它通过几何描述点、物体和物体系统之间的相对运动。
在机器人学中，运动学是指机器人运动的几何形状，并结合了运动学方程，可以计算自动化系统中不同点的位置。至关重要的是，运动学不考虑引起运动的力，它只考虑运动是否可能。
正向运动学涉及根据关节参数的指定值计算末端执行器的位置。逆运动学根据末端执行器的位置计算相关的关节角度。
斯坦福大学的“机器人介绍”视频系列包括这个关于运动学概念的有用讲座：
https://www.youtube.com/watch?v=QKyDrUonp98
动力学
在物理学中，动力学是指研究作用在物体或粒子上的力，这些力会导致其运动。在机器人技术中，这涉及计算和评估系统中存在的扭矩和力，包括电流。此处使用牛顿-欧拉方程和拉格朗日方程来提供自动化系统的动力学模型或确定作用在机器人机械手刚性连杆上的力和力矩。
进一步阅读 A3 档案：
什么是运动控制？
为步进电机带来闭环功能
以及超越：
美国西北大学机器人与生物系统中心制作了一系列视频作为“现代机器人：力学、规划和控制”（林奇和Park，剑桥大学出版社，2017 年），所有这些都可以在 YouTube 上找到，包括：
https://www.youtube.com/watch?v=QFCbTVJqm8I
昆士兰大学 Michael Milford 教授的正向和反向运动学指南：
https://www.youtube.com/watch?v=VjsuBT4Npvk
机器人运动学和动力学 - 简短调查，ScienceDirect
工业机器人