CN102699912B - 一种用于脆性材料的拾放控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于脆性材料尤其适用于质子交换膜燃料电池的气体扩散层的拾放控制方法及系统，该方法包括：通过多自由度机械手的末端拾放机构来执行对材料的拾放操作，同时利用力传感器检测接触力；对所检测的力信号经过调理和A/D处理后作为反馈信号，同时将力期望值作为控制信号由此构建闭环控制并获得力偏差信号；获得用于驱动末端拾放机构的伺服电机的实际位置信号，将该信号作为反馈信号同时将电机期望位置值作为控制信号来构建闭环控制并获得位置偏差信号；将所述偏差信号相叠合以获得综合位置偏差信号，并经由伺服放大器相应驱动伺服电机。按照本发明，能够精确控制拾放接触力，防止接触力过大而损坏材料，由此实现脆性材料的可靠拾放。

Description

一种用于脆性材料的拾放控制方法及系统

技术领域

本发明属于物料输送领域，更具体地，涉及一种用于脆性材料尤其是质子交换膜燃料电池的气体扩散层的拾放控制方法及系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池（PEMFC，Proton Exchange Membrane Fuel Cell)的膜电极组件主要由质子交换膜、催化剂与气体扩散层（GDL，Gas DiffusionLayer）组成，是质子交换膜燃料电池的核心组件，相当于计算机中的CPU，决定着燃料电池的性能。GDL是一种疏松脆性的碳纤维材料，其机械强度低，极易破碎。当拾放机构以较高速度接触像GDL这类脆性材料时，容易产生过大的接触冲击力造成材料的损坏，故在拾放过程中必须对其接触力进行严格控制，精确设定和控制接触的大小以保证脆性材料拾放可靠。

目前有采用弹簧对拾取过程中的压力进行控制的拾放装置，如公开号为CN1533237A的专利申请中公开了一种贴片机的积木式贴装头，其中利用弹簧来控制压力，该方案构造简单，但压力调节较粗略，精度不够，针对脆性材料的拾放，容易发生拾取不到或者损坏脆性材料。其他一些方案中（如CN101707181A、CN102157351A）提出了在拾放过程中采用速度切换的方式来控制接触力，但这些方法一般适合对强度较大的材料进行拾放操作（如芯片的拾放），而不适用对脆性材料的拾放，因为脆性材料的拾放对接触力要求更高。同时，现有的制备工艺中对像GDL这类脆性材料的拾取主要是通过手工完成的，手工制作效率低、成本高、产品一致性无法保证，极大地限制了产品的商业应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷和技术需求，本发明的目的在于提供一种用于脆性材料的拾放控制方法及系统，其能够精确控制拾放的接触力大小，由此实现对脆性材料尤其是质子交换膜燃料电池的气体扩散层的可靠拾放。

按照本发明的一个方面，提供了一种用于质子交换膜燃料电池的气体扩散层的拾放控制方法，该方法包括：

（1）为待拾取的气体扩散层设置力传感器，并对该力传感器执行预标定步骤以确立其输出电压与所检测的力值之间的线性比例关系；

（2）通过安装在多自由度机械手上并由伺服电机所驱动的末端拾放机构来执行对气体扩散层的拾取和释放操作，同时利用所述力传感器对末端拾放机构在拾放过程中与气体扩散层之间接触力的大小进行检测；

（3）对力传感器所检测到的以电压形式输出的力信号执行放大、滤波和去噪处理，并执行A/D转换以获得相应的数字信号，然后将该数字信号作为反馈信号同时将通过指令输入装置所输入的力的期望值作为控制信号来构建闭环控制，通过对该反馈信号与力的期望值之间的比较以获得关于力闭环的偏差信号；

（4）通过所述伺服电机的编码器获得有关伺服电机实际位置的信号，将该信号作为反馈信号同时将通过所述指令输入装置所输入的位置期望值作为控制信号来构建闭环控制，通过对该位置反馈信号与位置期望值之间的比较以获得关于位置闭环的偏差信号；

（5）将通过步骤（3）所获得的偏差信号经过位置控制器处理后，作为位置补偿信号与通过步骤（4）所获得的偏差信号相叠加，由此获得有关伺服电机的综合位置偏差信号，将该综合位置偏差信号经过位置控制器和速度控制器处理后输出至伺服放大器，然后由该伺服放大器驱动所述末端拾放机构的伺服电机，由此实现对气体扩散层的拾放控制过程。

作为进一步优选地，所述力传感器的动态响应频率为10kHZ以上，并且高于所述力闭环的更新频率，也即在力闭环中所反馈的数字信号与力的期望值之间进行比较的频率。

作为进一步优选地，所述力传感器的量程为20N，其精度高于0.01N。

作为进一步优选地，经过所述信号调理装置处理后的力信号的信噪比为80db以上。

按照本发明的另一方面，提供了一种相应的用于对质子交换膜燃料电池的气体扩散层进行拾放操作的系统，该系统包括：

具有末端拾放机构的多自由度机械手，所述末端拾放机构通过伺服电机的驱动来执行对气体扩散层的拾取和释放操作；

力传感器，该力传感器被设置为与被拾取的气体扩散层相连，用于对所述末端拾放机构在拾放过程中与气体扩散层之间接触力的大小进行检测并以电压形式予以输出；

信号调理装置，该信号调理装置与所述力传感器相连，用于采集力传感器所检测的力信号并对其进行放大、滤波和去噪处理；

指令输入装置，该指令输入装置用于根据工况来输入有关末端拾放机构与气体扩散层之间接触力的期望值、以及有关末端拾放机构的所述伺服电机的位置期望值；

运动控制装置，该运动控制装置分别与信号调理装置、指令输入装置相连，其作用在于从信号调理装置接收调理后的力信号并执行A/D转换以获得相应的数字信号，将该数字信号作为反馈信号同时将所述指令输入装置所输入的力的期望值作为控制信号来建立闭环控制，通过对该反馈信号与力的期望值之间的比较以获得关于力闭环的偏差信号；此外，该运动控制装置通过所述伺服电机的编码器获得有关伺服电机实际位置的信号，将该信号作为反馈信号同时将所述指令输入装置所输入的位置期望值作为控制信号由此构建闭环控制，通过对该位置反馈信号与位置期望值之间的比较以获得关于位置闭环的偏差信号；在此基础上，该运动控制装置将所获得的有关力闭环的偏差信号作为位置补偿信号与所述位置闭环的偏差信号相叠加，由此获得有关所述伺服电机的综合位置偏差；

伺服放大器，该伺服放大器分别与所述运动控制装置和末端拾放机构的所述伺服电机相连，用于根据所述综合位置偏差来驱动伺服电机，由此实现对气体扩散层的拾放控制。

作为进一步优选地，所述运动控制装置包括12位以上的A/D转换模块，并具备4轴以上的伺服控制能力且其伺服更新频率在2kHZ以上。

按照本发明的另一方面，提供了一种用于脆性材料的拾放控制方法，该方法包括：

（1）为待拾取的脆性材料设置力传感器，并对该力传感器执行预标定步骤以确立其输出电压与所检测的力值之间的线性比例关系；

（2）通过安装在多自由度机械手上并由伺服电机所驱动的末端拾放机构来执行对脆性材料的拾取和释放操作，同时利用所述力传感器对末端拾放机构在拾放过程中与脆性材料之间接触力的大小进行检测；

（3）对力传感器所检测到的以电压形式输出的力信号执行放大、滤波和去噪处理，并执行A/D转换以获得相应的数字信号，然后将该数字信号作为反馈信号同时将通过指令输入装置所输入的力的期望值作为控制信号由此构建闭环控制，通过对该反馈信号与力的期望值之间的比较以获得关于力闭环的偏差信号；

（4）通过所述伺服电机的编码器获得有关伺服电机实际位置的信号，将该信号作为反馈信号同时将通过所述指令输入装置所输入的位置期望值作为控制信号由此构建闭环控制，通过对该位置反馈信号与位置期望值之间的比较以获得关于位置闭环的偏差信号；

（5）将通过步骤（3）所获得的偏差信号经过位置控制器处理后，作为位置补偿信号与通过步骤（4）所获得的偏差信号相叠加，由此获得有关伺服电机的综合位置偏差信号，将该综合位置偏差信号经过位置控制器和速度控制器处理后输出至伺服放大器，然后由该伺服放大器驱动所述末端拾放机构的伺服电机，由此实现对脆性材料的拾放控制过程。

作为进一步优选地，所述位置控制器为采用模糊PID算法的位置控制器，所述速度控制器为采用PI算法的速度控制器。

作为进一步优选地，所述多自由度机械手为3自由度以上的机械手，并且其用于驱动其末端拾放机构的伺服电机具有17位以上的相对编码器。

按照本发明的又一方面，提供了一种相应的用于对脆性材料进行拾放操作的系统，该系统包括：

具有末端拾放机构的多自由度机械手，所述末端拾放机构通过伺服电机的驱动来执行对脆性材料的拾取和释放操作；

力传感器，该力传感器被设置为与被拾取的脆性材料相连，用于对所述末端拾放机构在拾放过程中与脆性材料之间接触力的大小进行检测并以电压形式予以输出；

信号调理装置，该信号调理装置与所述力传感器相连，用于采集力传感器所检测的力信号并对其进行放大、滤波和去噪处理；

指令输入装置，该指令输入装置用于根据工况来输入有关末端拾放机构与脆性材料之间接触力的期望值、以及有关末端拾放机构的所述伺服电机的位置期望值；

运动控制装置，该运动控制装置分别与信号调理装置、指令输入装置相连，其作用在于从信号调理装置接收调理后的力信号并执行A/D转换以获得相应的数字信号，将该数字信号作为反馈信号同时将所述指令输入装置所输入的力的期望值作为控制信号来建立闭环控制，通过对该反馈信号与力的期望值之间的比较以获得关于力闭环的偏差信号；此外，该运动控制装置通过所述伺服电机的编码器获得有关伺服电机实际位置的信号，将该信号作为反馈信号同时将所述指令输入装置所输入的位置期望值作为控制信号由此构建闭环控制，通过对该位置反馈信号与位置期望值之间的比较以获得关于位置闭环的偏差信号；在此基础上，该运动控制装置将所获得的有关力闭环的偏差信号作为位置补偿信号与所述位置闭环的偏差信号相叠加，由此获得有关所述伺服电机的综合位置偏差；

伺服放大器，该伺服放大器分别与所述运动控制装置和末端拾放机构的所述伺服电机相连，用于根据所述综合位置偏差来驱动伺服电机，由此实现对脆性材料的拾放控制。

与现有技术相比，按照本发明的拾放控制方法及系统主要具备以下优点：

1、通过以具有末端拾放机构的多自由度机械手来执行脆性材料的拾放过程，可以以更高精度和灵活性来执行拾取和释放操作，尤其是，通过设置高响应和高精度的力传感器，可以对脆性材料与末端拾放机构之间的接触力进行精确检测和控制，由此避免过大的冲击造成脆性材料的损坏；

2.较多的实践表明，本发明尤其适用于质子交换膜燃料电池的气体扩散层之类脆性材料的拾放操作，这是因为，一方面气体扩散层的外貌特征呈多样变化性且其表面较粗糙呈疏松状，因此对它无法采取位置固定的拾放操作，客观上需要对每次的拾取操作进行实时监控和调整；另一方面，其由于气体扩散层自身的物理特性，脆性大，易碎，对拾放过程中的接触力控制更为严格；而按照本发明可以较好地解决以上问题，相应实现对气体扩散层的精确快速有效的拾放操作；

3、通过采用力传感器来实现力闭环控制，在兼顾拾放效率和保证拾放的脆性材料不被损坏前提下，能够提高拾放机构接触脆性材料的速度，缩短整个拾放过程的时间，具有更高的拾放效率；

4、通过采用力传感器实现力和位置双闭环的控制方法，能够更进一步地精确控制末端拾放机构的位置和拾放机构与被拾放材料之间接触力的大小，能够适应被拾放的材料表面外貌特征不一致，材料强度不一致，以及材料被拾放的位置不一致等拾放工况；

5、此外，由于在力和位置闭环控制的过程中采用了模糊PID算法和PI算法，这些算法对于不同的拾取对象都具备较高的适用能力，并能够提高系统的快速响应性，减小系统的跟随误差，相应地，提高对脆性材料与拾放机构之间接触力控制精度并增强系统的鲁棒性。

附图说明

图1为按照本发明优选实施的用于气体扩散层的拾放系统的总体结构示意图；

图2为按照本发明的用于气体扩散层的拾放控制原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是按照本发明优选实施的用于气体扩散层的拾放系统的总体结构示意图。如图中所示，按照本发明优选实施例的拾放系统主要包括：多自由度机械手7、设置在机械手7上的末端拾放机构8、力传感器3、信号调理装置4、运动控制装置2、指令输入装置1和伺服放大器6。多自由度机械手7譬如为3自由度、优选为3自由度以上的机械手，由此可以实现手臂末端在X轴、Y轴和Z轴等多个方向上的自由灵活移动。末端拾放装置8安装在机械手上，并由譬如为伺服电机的动力装置所驱动，由此执行对质子交换膜燃料电池的气体扩散层执行拾取和释放操作，其在未进行相应操作时，可以譬如正好位于待拾取的气体扩散层5的正上方。为了对整个拾放操作过程中，对末端拾放机构8与气体扩散层5之间的接触力进行精确控制和调节，在本发明中譬如可以在气体扩散层的下方位置或其他适当位置设置高响应高精度的力传感器。力传感器3在拾放过程中与气体扩散层直接相接触，由此对接触力的大小进行传感检测，并与电压形式予以反映输出，相应地，可以根据所检测的力值来获知并精确调节末端拾放机构8与被夹持的气体扩散层5之间的接触压力。

为了实现对拾放过程中接触力的精确检测，在一个优选实施例中，将力传感器3的量程设定为20N，其精度高于0.01N。较多的实践证明，这样即便对气体扩散层这类的疏松易破损的脆性材料，也能够在保证不会造成检测对象破损的情况下，实现对接触力的精确检测，并适于后续过程的高精度反馈调节。在力传感器3获得末端拾放机构8与气体扩散层5之间的接触力的大小之后，通过将譬如为信号调理仪的信号调理装置4与力传感器3信号相连，由此采集所检测到的力信号，并对该力原始信号执行放大、滤波和去噪等处理，由此获得具备较高信噪比的力信号。在一个优选实施例，经过信号调理仪处理后的力信号的信噪比为80db以上，由此能够保证被采集的力信号质量。

为了保证在拾放操作中不会造成被拾取的气体扩散层的破损及精确控制拾放机构与气体扩散层的接触力大小，需要将力传感器所检测的接触力值作为力反馈信号进行力闭环控制。此外，在实际拾放过程中，末端拾放机构与被拾取的气体扩散层接触力的大小是由末端拾放机构与被拾取的气体扩散层挤压变形的位置产生的，与末端拾放机构的位置调整有很大关系。为此，在本发明中，考虑将接触力和末端拾放机构的位置共同作为反馈对象，形成力和位置双闭环控制，并以适当方式实现对末端拾放机构的调整。如图1中所示，譬如为计算机的指令输入装置1可以根据工况等条件输入有关末端拾放机构8与气体扩散层5之间接触力的期望值，以及有关末端拾放机构8的伺服电机的位置期望值。譬如为运动控制卡的运动控制装置2会将力信号与伺服电机位置信号分别构建一个闭环控制系统，由此实现对末端拾放机构的高精度位置调节。其中如图2中所示，关于力的闭环控制系统是将经过信号调理仪处理后力信号首先执行A/D转换以获得相应的数字信号，并将该数字信号作为反馈信号同时将指令输入装置1所输入的力的期望值作为控制信号来构建一个闭环控制，这样，可以通过对该反馈信号与力的期望值之间的比较以获得关于力闭环的偏差信号。其中在一个优选实施例中，可以将力传感器的动态响应频率设定为10kHZ以上，并且高于所述力闭环的更新频率，也即在力闭环中所反馈的数字信号与力的期望值之间进行比较的频率，由此能够在实际工况中实现对力闭环的精密控制。相类似地，关于伺服电机位置的闭环控制系统是将伺服电机的实际位置（该实际位置可以由伺服电机自身的编码器来获得）作为反馈信号，同时将指令输入装置1所输入的伺服电机期望位置值作为控制信号来构建一个闭环控制，由此可以通过对该位置反馈信号与位置期望值之间的比较以获得关于位置闭环的偏差信号。

在此基础上，通过将所获得的有关力闭环的偏差信号作为位置补偿信号，并与所述位置闭环的偏差信号相叠加，由此能够获得有关末端拾放机构8的伺服电机的综合位置偏差。伺服放大器6分别与运动控制装置2和末端拾放机构8的伺服电机相连，并根据运动控制装置2所发送的综合位置偏差信号来驱动伺服电机，由此实现对气体扩散层的高精度拾放控制过程。

在一个优选实施例中，运动控制装置可以包括12位以上的A/D转换模块，并具备4轴以上的伺服控制能力且其伺服更新频率在2kHZ以上。较多的实践表明，这种运动控制装置对于各类伺服电机具备高精度伺服控制能力，能够较好地实现伺服闭环控制和相应的控制算法。

下面将具体描述按照本发明的用于气体扩散层的拾放控制方法流程。

首先，需要对力传感器执行预标定步骤，以便确立其输出电压与所检测的力值之间的线性比例关系。

接着，将力传感器譬如设置到待拾取的气体扩散层的下方并与之相接触，同时通过多自由度机械手及其末端拾放机构的操作，来执行对气体扩散层的拾取和释放动作并对末端拾放机构与气体扩散层之间接触力的大小进行检测。该检测结果譬如可以反映出不断变化的电压值并予以输出。

接着，当机械手末端拾放机构进行拾放气体扩散层操作时，末端机构与气体扩散层接触，用于检测末端拾放机构与气体扩散层之间接触力大小的力传感器输出电压有变化，将力传感器输出电压信号输入到信号调理装置进行信号放大、滤波和去噪处理，获得较高信噪比的力信号。

下一步，将上述步骤处理后的力信号输入到运动控制装置，执行执行A/D转换以获得相应的数字信号，再将该数字信号作为反馈信号同时将通过指令输入装置所输入的力的期望值作为控制信号由此构建闭环控制，通过对该反馈信号与力的期望值之间的比较以获得关于力闭环的偏差信号；

此外，通过所述伺服电机的编码器获得有关伺服电机实际位置的信号，将该信号作为反馈信号同时将通过所述指令输入装置所输入的位置期望值作为控制信号由此构建闭环控制，通过对该位置反馈信号与位置期望值之间的比较以获得关于位置闭环的偏差信号；

最后，将上述步骤中所获得的力偏差信号经过位置控制器处理后，作为位置补偿信号与位置闭环的偏差信号相叠加，获得综合位置偏差信号，将该综合位置偏差信号经过位置控制器和速度控制器处理后输出至伺服放大器，然后由该伺服放大器驱动所述末端拾放机构的伺服电机，伺服电机根据位置综合偏差信号进行相应的运动，调整末端拾放机构的位置，由此实现对气体扩散层的精确拾放控制过程。

本发明所公开的以上拾放控制方法及其系统尤其适用于质子交换膜燃料电池的气体扩散层，这是因为采用了高响应高精度的力传感器实现对拾放末端机构的力位双闭环控制，而且针对现有技术中对气体扩散层的拾放操作容易造成气体扩散层的破坏，并不能很好适应表面特征和被拾放的位置不一致的情况，能够取得精确快速有效的拾放气体扩散层的技术效果。

然而，除了适用于气体扩散层之外，本发明的拾放控制方法及其系统应当也适用于其他具备类似特性的材料。对于表面输送且在夹持输送过程中易于发生破损的其他脆性材料，同样能够采用按照本发明的方法及系统实现相类似的技术效果。因此，本发明相应也公开了用于脆性材料的拾放控制方法及系统，其同样属于本发明应当保护的范畴之内。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于质子交换膜燃料电池的气体扩散层的拾放控制方法，该方法包括：

(1)为待拾取的气体扩散层设置力传感器，并对该力传感器执行预标定步骤以确立其输出电压与所检测的力值之间的线性比例关系；

(2)通过安装在多自由度机械手上并由伺服电机所驱动的末端拾放机构来执行对气体扩散层的拾取和释放操作，同时利用所述力传感器对末端拾放机构在拾放过程中与气体扩散层之间接触力的大小进行检测；

(3)对力传感器所检测到的以电压形式输出的力信号执行放大、滤波和去噪处理，并执行A/D转换以获得相应的数字信号，然后将该数字信号作为反馈信号、同时将通过指令输入装置所输入的力的期望值作为控制信号来构建闭环控制，通过对该反馈信号与力的期望值之间的比较以获得关于力闭环的偏差信号；

(4)通过所述伺服电机的编码器获得有关伺服电机实际位置的信号，将该信号作为反馈信号、同时将通过所述指令输入装置所输入的伺服电机位置期望值作为控制信号来构建闭环控制，通过对该位置反馈信号与位置期望值之间的比较以获得关于位置闭环的偏差信号；

(5)将通过步骤(3)所获得的偏差信号经过位置控制器处理后，作为位置补偿信号与通过步骤(4)所获得的偏差信号相叠加，由此获得有关伺服电机的综合位置偏差信号，将该综合位置偏差信号经过位置控制器和速度控制器处理后输出至伺服放大器，然后由该伺服放大器驱动所述末端拾放机构的伺服电机，由此实现对气体扩散层的拾放控制过程。

2.如权利要求1所述的拾放控制方法，其特征在于，所述力传感器的动态响应频率为10kHz以上，并且高于所述力闭环的更新频率也即在力闭环中所反馈的数字信号与力的期望值之间进行比较的频率。

3.如权利要求1或2所述的拾放控制方法，其特征在于，所述力传感器的量程为20N，其精度高于0.01N。

4.一种用于对质子交换膜燃料电池的气体扩散层进行拾放操作的系统，该系统包括：

具有末端拾放机构(8)的多自由度机械手(7)，所述末端拾放机构(8)通过伺服电机的驱动来执行对气体扩散层的拾取和释放操作；

力传感器(3)，该力传感器(3)被设置为与被拾取的气体扩散层相连，用于对所述末端拾放机构(8)在拾放过程中与气体扩散层之间接触力的大小进行检测并以电压形式予以输出；

信号调理装置(4)，该信号调理装置(4)与所述力传感器(3)相连，用于采集力传感器(3)所检测的力信号并对其进行放大、滤波和去噪处理；

指令输入装置(1)，该指令输入装置(1)用于根据工况来输入有关末端拾放机构(8)与气体扩散层之间接触力的期望值、以及有关末端拾放机构(8)的所述伺服电机的位置期望值；

运动控制装置(2)，该运动控制装置(2)分别与所述信号调理装置(4)和所述指令输入装置(1)相连，其作用在于从信号调理装置(4)接收调理后的力信号并执行A/D转换以获得相应的数字信号，将该数字信号作为反馈信号同时将所述指令输入装置(1)所输入的力的期望值作为控制信号来建立闭环控制，通过对该反馈信号与力的期望值之间的比较以获得关于力闭环的偏差信号；此外，该运动控制装置(2)通过所述伺服电机的编码器获得有关伺服电机实际位置的信号，将该信号作为反馈信号同时将所述指令输入装置(1)所输入的伺服电机位置期望值作为控制信号来构建闭环控制，通过对该位置反馈信号与位置期望值之间的比较以获得关于位置闭环的偏差信号；在此基础上，该运动控制装置(2)将所获得的有关力闭环的偏差信号作为位置补偿信号与所述位置闭环的偏差信号相叠加，由此获得有关所述伺服电机的综合位置偏差；

伺服放大器(6)，该伺服放大器(6)分别与所述运动控制装置(2)和末端拾放机构的所述伺服电机相连，用于根据所述综合位置偏差来驱动伺服电机，由此实现对气体扩散层的拾放控制。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述运动控制装置(2)包括12位以上的A/D转换模块，并具备4轴以上的伺服控制能力且其伺服更新频率在2kHz以上。

6.一种用于脆性材料的拾放控制方法，该方法包括下列步骤：

(1)为待拾取的脆性材料设置力传感器，并对该力传感器执行预标定步骤以确立其输出电压与所检测的力值之间的线性比例关系；

(2)通过安装在多自由度机械手上并由伺服电机所驱动的末端拾放机构来执行对脆性材料的拾取和释放操作，同时利用所述力传感器对末端拾放机构在拾放过程中与脆性材料之间接触力的大小进行检测；

(3)对力传感器所检测到的以电压形式输出的力信号执行放大、滤波和去噪处理，并执行A/D转换以获得相应的数字信号，然后将该数字信号作为反馈信号、同时将通过指令输入装置所输入的力的期望值作为控制信号来构建闭环控制，通过对该反馈信号与力的期望值之间的比较以获得关于力闭环的偏差信号；

(4)通过所述伺服电机的编码器获得有关伺服电机实际位置的信号，将该信号作为反馈信号、同时将通过所述指令输入装置所输入的伺服电机位置期望值作为控制信号来构建闭环控制，通过对该位置反馈信号与位置期望值之间的比较以获得关于位置闭环的偏差信号；

(5)将通过步骤(3)所获得的偏差信号经过位置控制器处理后，作为位置补偿信号与通过步骤(4)所获得的偏差信号相叠加，由此获得有关伺服电机的综合位置偏差信号，将该综合位置偏差信号经过位置控制器和速度控制器处理后输出至伺服放大器，然后由该伺服放大器驱动所述末端拾放机构的伺服电机，由此实现对脆性材料的拾放控制过程。

7.如权利要求6所述的拾放控制方法，其特征在于，所述位置控制器为采用模糊PID算法的位置控制器，所述速度控制器为采用PI算法的速度控制器。

8.如权利要求6或7所述的拾放控制方法，其特征在于，所述多自由度机械手为3自由度以上的机械手，并且用于驱动其末端拾放机构的所述伺服电机具有17位以上的相对编码器。

9.一种用于对脆性材料进行拾放操作的系统，该系统包括：

具有末端拾放机构的多自由度机械手，所述末端拾放机构通过伺服电机的驱动来执行对脆性材料的拾取和释放操作；

力传感器，该力传感器被设置为与被拾取的脆性材料相连，用于对所述末端拾放机构在拾放过程中与脆性材料之间接触力的大小进行检测并以电压形式予以输出；

信号调理装置，该信号调理装置与所述力传感器相连，用于采集力传感器所检测的力信号并对其进行放大、滤波和去噪处理；

指令输入装置，该指令输入装置用于根据工况来输入有关末端拾放机构与脆性材料之间接触力的期望值、以及有关末端拾放机构的所述伺服电机的位置期望值；

运动控制装置，该运动控制装置分别与所述信号调理装置和所述指令输入装置相连，其作用在于从信号调理装置接收调理后的力信号并执行A/D转换以获得相应的数字信号，将该数字信号作为反馈信号同时将所述指令输入装置所输入的力的期望值作为控制信号来建立闭环控制，通过对该反馈信号与力的期望值之间的比较以获得关于力闭环的偏差信号；此外，该运动控制装置通过所述伺服电机的编码器获得有关伺服电机实际位置的信号，将该信号作为反馈信号同时将所述指令输入装置所输入的位置期望值作为控制信号来构建闭环控制，通过对该位置反馈信号与位置期望值之间的比较以获得关于位置闭环的偏差信号；在此基础上，该运动控制装置将所获得的有关力闭环的偏差信号作为位置补偿信号与所述位置闭环的偏差信号相叠加，由此获得有关所述伺服电机的综合位置偏差；

伺服放大器，该伺服放大器分别与所述运动控制装置和末端拾放机构的所述伺服电机相连，用于根据所述综合位置偏差来驱动伺服电机，由此实现对脆性材料的拾放控制。