机器人培训教材(基础知识篇)

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1、原中国科学院沈阳自动化研究所所长已故我国著名战略科学家蒋新松院士塑像先进的设计手段1）计算机三维实体设计公司设计大厅一角机器人培训教材第二篇机器人的基本原理2003.10.目录1、机器人简介2、机器人控制系统的构成3、机器人控制器的组成4、机器人运行轨迹规划5、典型机器人工作站的控制原理6、机器人控制语言1、机器人简介1954年美国George．Devol最早提出了工业机器人的思想，发明了一种可编程序的关节型搬运装置，该装置的要点是借助于伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行示教，机器人能实现动作的记录和再现，这就是所谓的示教再现机器人。在此基础上，1958年美国的CONSOLID

2、ATEEL公司制造了第一台工业机器人；1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN型”和“UNIMATION”公司推出的“UNIMATE”型机器人，这些工业机器人就是早期机器人的雏形。70年代后，焊接、喷漆机器人相继在工业中得到应用和推广。随着计算机技术、控制技术、人工智能的发展，机器人技术也得到了迅速发展，出现了更为先进的可配视觉、触觉的机器人。1、机器人简介二十世纪末期，世界各国的工业尤其是制造业为达到提高劳动生产率，增加生产产量，主要依靠机器人，而不是增加就业人数。据国际机器人联合会（IFR）1995年统计，机器人的销售增长较快，1995年比1994年增长了22%。1995年到1

3、998年世界机器人销售的平均增长率为19%，到2000年，世界机器人的安装总数增加到了100万台。从应用领域来看，机器人主要集中在制造业的焊接、装配、机加工、电子、精密机械等领域。随着机器人的普及应用，工业机器人技术也取得较快发展。21世纪的制造业已进入一个新的阶段，由面向市场多变生产转向面向顾客生产，敏捷制造企业（AGIENTENTERPRISE）将是未来企业的主导模式，以机器人为核心的可重组的加工和装配系统，已成为工业机器人和敏捷制造业的重要发展方向。1.1机器人在我国的发展及应用1、机器人简介我国机器人学研究起步较晚，但进步较快，主要分为四个阶段：70年代为萌芽期，80年代为开发期，

4、90年代为实用化期，二十世纪将是我国机器人应用的普及期。90年代后期我国机器人在电子、家电、汽车、轻工业等行业的安装数量逐年递增。特别是近几年随着我国加入WTO后国际竞争更加激烈，人民对商品高质量和多样化的要求普遍提高，生产过程的柔性自动化要求日益迫切，汽车行业的迅猛发展带动了机器人产业的空前繁荣，据不完全统计，2002年机器人安装量达400台，相当于日本80年代初期的发展势头，可以说2002年是中国机器人产业的元年。1.2机器人的定义1、机器人简介1984年，国际标准化组织（ISO）通过的定义是：机器人是一自动控制下的通过编程可完成某些操作或移动作业的机器。在我国1989年的国标草案中，

5、工业机器人被定义为：一种自动定位控制，可重复编程的多功能的，多自由度的操作机。操作机被定义为：具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓取物体或进行其他操作的机械装置。1.3机器人的构成1、机器人简介工业机器人主要由机器人本体、机器人本体的伺服机构和机器人控制部分（控制器、示教盒、再现操作盒）等组成。1.4机器人的分类1、机器人简介1.4.1直角坐标型机器人:具有三个互相垂直的移动轴线，通过手臂的上下左右移动和前后伸缩构成一个直角坐标系。1.4.2圆柱坐标型机器人:机座上具有一个水平转台，在转台上装有立柱和水平臂，水平臂能上下移动和前后伸缩，并能绕立柱旋转，在空间构成部分圆柱面。1.4.3极坐

6、标型机器人（球面坐标型）:手臂能上下俯仰、前后伸缩，并能绕立柱回转，在空间构成部分球面。1.4机器人的分类1、机器人简介1.4.4关节坐标型机器人:具有三个主要回转关节：腰回转（关节1）、肩回转（关节2）和肘回转（关节3），另外还有手腕的旋转（关节4、6）和弯曲（关节5）关节。1.4.5SCARA型水平关节机器人:这种机器人是日本日立公司生产的其臂部和肘部可绕垂直轴在水平面内旋转，末端工作部分可沿垂直轴上下移动。1.4.6点位控制（PTP）型机器人:按点位方式进行控制的机器人，在作业过程中只控制几个特定工作点的位置，不对点与点之间的运动过程进行控制。1.4机器人的分类1、机器人简介1.4.

7、7连续轨迹控制（CP）型机器人:按连续轨迹方式控制的机器人，其运动轨迹可以是空间的任意连续曲线。机器人的各关节同时做受控运动。由于要求实现光滑轨迹运动，控制计算机必须实时插补运算，因此其速度受到一定的限制。1.4.8柔性控制（CC）型机器人:机器人各关节同时具有位置伺服、速度伺服和力矩伺服多种能力。1.5机器人本体的选择方法1、机器人简介1.5.1机器人类型的选择:根据目标作业类型，选择2~7自由度机器人。1.5.2手腕