Динамика изучает силы и их влияние на движение. В робототехнике она отвечает на вопрос: какой крутящий момент необходим каждому суставу для достижения желаемого ускорения? Кинематика описывает, куда движется робот. Динамика описывает, что необходимо для достижения этой цели.

Уравнения движения робота сложны. Они включают в себя инерцию, силы Кориолиса, центробежные силы, гравитацию и трение. На быстро движущуюся руку робота действуют иные силы, чем на медленно движущуюся. Гуманоидному роботу необходимо учитывать импульс каждой конечности. Решение этих уравнений в реальном времени представляет собой сложную вычислительную задачу.

Почему динамика имеет значение

• Для точного управления крутящим моментом необходима динамическая модель.
• Для быстрых движений необходима компенсация с опережением.
• Лёгкие роботы уменьшают инерционные силы.
• Благодаря компенсации силы тяжести руки ощущаются невесомыми.
• В основе моделирования лежат динамические модели для достижения реализма.

Управление на основе модели использует динамические уравнения для вычисления крутящего момента, необходимого для желаемого движения. Основная часть работы выполняется за счет прямой связи. Обратная связь корректирует ошибки моделирования и возмущения. Без динамики робот может двигаться медленно, используя позиционное управление. Однако, если разогнать его до высокой скорости, он будет отставать, колебаться или перескакивать через заданную траекторию. Динамика — это физика движения, и игнорирование её ограничивает возможности робота. Лучшие конструкторы роботов учитывают динамику с самого первого эскиза, а не как второстепенный элемент.