工业机器人综述new

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1、论文综述课程名称工业自动化专题题目名称工业机器人研究综述学生学院自动专业班级学号姓名2013年06月26日工业机器人研究综述摘要：介绍了工业机器人的基本组成，特别是工业机器人的核心控制器，提出了控制器要解决的可靠性准确性的问题，并给出了相关的解决方案和策略。最后还列举了一些与工业机器人相关应用的技术。关键词：工业机器人；机器人控制器；机器人应用技术引言工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可

2、以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。本文介绍了工业机器人的基本组成，特别是工业机器人的核心控制器，提出了控制器要解决的可靠性准确性的问题，并给出了相关的解决方案和策略。最后还列举了一些与工业机器人相关应用的技术。1工业机器人的结构组成与控制器实现工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进

3、行控制。其中，控制器是机器人的核心。控制器使用PC技术、现场总线技术和传感器技术，实现对控制对象的控制要求。大型的控制系统都会使用嵌入式控制系统，如OS-Ⅱ的工业机器人控制系统，但也有使用DSP、PLC等实现工业机器人控制器。1.1OS-Ⅱ的工业机器人控制器通过SOPCBuilder构造出来的NiosⅡ微处理核及外围设备作为工业机器人控制器硬件平台在其上进行嵌入式操作系统心μC/OS—Ⅱ的移植构成一个基础平台，以嵌入式系统的任务设计概念改变传统设计的前后台控制方式，通过多任务划分将整个系统的任务分为多个按优先级调度任务，完成机器人不同的操作任务。从而改善了传统

4、机器人系统软件单任务顺序机制。系统安全性、实时性都得到了显著的提高。1.2基于DSP的工业机器人控制器的设计与实现控制器采用了模块化的体系结构。整个硬件系统以工业PC机作为机器人控制系统的硬件平台，通过DSP运动控制卡控制机器人各自由度的动作，较好地实现了机器人的实时控制,提高了机器人控制器的运动控制性能，并且结构简单易于实现。2工业机器人运动的可靠性和精确性机器人能够在很多方面帮助甚至替代人类完成复杂、危险和重复性工作，从上世纪50年代发展以来，机器人的应用价值就不断被体现，但在工业机器人一般工作在恶劣的工作环境中，需要防震，防尘、电磁的干扰，要保证工业机器

5、人运行可靠，要采用相应的保护措施和相应的策略，使机器人高效准确的完成相应的控制。2.1面向工业机器人系统的三种可靠度配置策略工业机器人目前已被广泛应用于生产领域，为保证其安全生产和生产产品质量，工业机器人必须具有很高的可靠性，为此从设计开始，就应以可靠性作为优化设计的指标。由于工业机器人系统可靠度配置是其可靠性设计中不可或缺的一部分，因此在优化设计工业机器人时，对系统可靠度指标的分配方法的研究具有十分重要的理论和实际意义，基于此，可以采用不同系统要求背景下的工业机器人系统可靠度配置策略。如：“最小努力及比例”分配法适用于首次研制出来、已投入使用并准备进行产品生

6、产，进一步提高其可靠度的工业机器人系统；“混联”分配法是一种简便易行的工业机器人系统可靠度分配方法，此方法适用于在无约束条件下进行研制新型工业机器人时，对其进行的系统可靠度分配，使得所研制的工业机器人具有较高的可靠性；“两级优化”分配是在有约束条件下的一种可靠度优化分配方法。这三种工业机器人配置策略的研究作为其可靠性设计中一个关键环节，不仅具有理论研究价值，同时具有重大的现实意义。2.2工业机器人运动轨迹优化策略对于工业机器人的运动，往往希望它的运动轨迹最短、使用时间最短。故控制器能够进行工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制。需要确保机器人在关节位移、速度、加

7、速度以及二阶加速度边界值的约束下，机器人手部在笛卡尔空间中沿规定路径运动的时间最短。因此需要有相关的策略，如所规划的关节轨迹都采用二次多项式加余弦函数的形式，不仅可以保证各关节运动的位移、速度、加速度连续，而且还可以保证各关节运动的二阶加速度连续。采用这种方法，既可以提高机器人的工作效率又可以延长机器人的工作寿命。实验表明采用有效的运动轨迹优化策略为工业机器人在运动学约束条件下可以实现时间最优轨迹及运动距离最短，并且保证机器人运动的可靠性。2.3工业机器人运动学参数误差机器人运动学校准是一个集运动学参数误差建模、机器人末端姿态误差测量以及机器人实际参数识别于一

8、体的过程。参数识别是测量得到的机器人末