《机器人综述》ppt课件

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1、机器人综述2014.3.28张汉允1机器人综述一、机器人由来、定义二、机器人结构三、机器人分类与应用四、机器人技术及发展趋势2一、机器人由来、定义由来·机器人是众所周知的一种高新技术产品，然而，“机器人”一词最早并不是一个技术名词。·“机器人”一词，首次出现在1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表的科幻剧《罗萨姆的万能机器人》中，意为“强制性劳动”或“奴隶”。·1959年，美国英格伯格和德沃尔制造出第一台工业机器人。英格伯格被称为“工业机器人之父”。3定义机器人至今还没有一个统一、严格、准确的定义，不同国家、不同领域对机器人的定义随基本原则大体一致。简言之

2、，机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。机器人技术不断发展，其内涵也在不断扩展。4一些有代表性的定义：●国际标准化组织（ISO）：机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，可具有几个轴，能够借助可编程序操作处理各种材料、零件、工具盒专用装置，以执行种种任务。●美国机器人协会（RIA）：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用的装置，可通过可编程序动作来执行种种任务的、并具有编程能力的多功能机械手。●日本工业机器人协会：工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器的、能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机

3、械。5二、机器人结构机器人系统框图6机器人组成机器人涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成。机器人是典型的机电一体化产品，一般由机械本体、控制系统、传感器、驱动器等四部分组成。·机械本体机械本体，是机器人实施作业的执行机构，可在确定的环境中执行控制系统指定的操作。典型工业机器人的机械本体一般由手部（末端执行器）、腕部、臂部、腰部和基座构成。机械手多采用关节式机械结构，一般具有6个自由度，其中3个用来确定末端执行器的位置，另外3个则用来确定末端执行装置的方向（姿势）。7·控制系统控

4、制系统是机器人的指挥中枢，相当于人的大脑功能，负责对作业指令、内外环境信息进行处理，并依据预定的本体模型、环境模型和控制程序做出决策，产生相应的控制信号，通过驱动器驱动执行机构的各个关节完成特定的作业。从控制系统构成看：有开环控制系统和闭环控制系统之分从控制方式看：可分程序控制系统、适应性控制系统和智能控制系统8·传感器传感器是机器人的感测系统，相当于人的感觉器官，是机器人系统的重要组成部分，包括内部和外部两大类传感器。内部传感器主要用来检测机器人本身的状态，为机器人的运动控制提供必要的本体状态信息，多为检测位置和角度的传感器。外部传感器用来感知机器人所

5、处的工作环境或工作状况信息。具体有物体识别传感器、物体探伤传感器、接近觉传感器、距离传感器、力觉传感器，听觉传感器等。9·驱动器驱动器是机器人的动力系统，一般由驱动装置和传动机构组成。因驱动方式不同，驱动装置可分成电动、液动和气动三种类型。驱动装置中的电动机、液压缸、气缸可以与执行机构直接相连，也可以通过传动机构与执行机构相连。驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等。传动机构通常有齿轮传动、链传动、螺旋传动、带传动等几种。液压气压电动功率/质量比大小较大综合功率20-30%<10%60-70%控制性能精度较高反应灵敏精度较低低速不易控制精度高

6、系统较复杂维护与应用方便对油温要求高方便对气压要求高方便对环境影响漏油噪声基本没有投资/运行成本较高/高低/低高/较低应用范围低速、重型快速、小型通用10电动机驱动电动机驱动分为普通交流电动机驱动，交、直流伺服电动机和步进电动机驱动。普通交、直流电动机驱动：需要加减速装置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大，适用于、重型机器人。伺服电动机和步进电动机：输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型机器人。交、直流伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机则主要用于开换控制系统。11机器人对关节驱动电机的主要要求1.响应快速性2.起动

7、转矩大，惯量小3.控制特性的连续性和直线性4.调速范围宽5.体积小、质量小、轴向尺寸短6.能经受苛刻运行条件，可频繁正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载12一些驱动装置液压马达液压缸气动回转马达气泵交流伺服电机步进电机直流伺服电机与驱动放大器13机器人主要技术参数１．自由度２．工作空间３．工作速度４．工作载荷５．控制方式６．驱动方式７．精度、重复精度和分辨率14１．自由度自由度越多，越接近人手的动作机能；同时，结构越复杂，对机器人整体要求就越高，这是机器人设计中的一个矛盾。工业机器人一般多为４～６个自由度。右图为五自由度机器人，臂部在xO1y面内有

8、三个独立运——升降(L1)、伸缩(L2)、和转动(Φ1)，腕部在xO1y面内有一