基于arm的机器人手臂控制系统的.研究

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1、东北大学硕士学位论文第1章绪论1．1机器人手臂概况机器人手臂是机器人的一个分支，是指能按给定的程序或要求，自动地完成物件(如材料、工件、零件或工具等)传送或操作作业的机械装置，它的设计构想是以人的手为基础，以机械拉动来实现人的动作，一种模拟人手臂操作的自动机械。它可按固定程序抓取、搬运物件或操持工具完成某些特定操作。应用机械手可以代替人从事单调、重复或繁重的体力劳动，实现生产的机械化和自动化，代替人在有害环境下的手工操作，改善劳动条件，保证人身安全。近年来，随着电子技术、计算机技术及控制技术的发展，机器人的研制和生产己成为高技

2、术领域内迅速发展起来的--f]新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如：(1)机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。(2)在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。(3)可在劳动条件差，单调重复易于疲劳的工作环境工作，以代替人的劳

3、动。(4)可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。(5)宇宙及海洋的开发。(6)军事工程及生物医学方面的研究和试验等。目前的机械手都以经有了较为完善的功能，良好的界面，易于操作。供给用户的选择也非常完善。结构也很轻便，价格适中，深得广大厂家青睐。专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。由于通用机械手的应用研究和发展，进而促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学和

4、假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。目前国内外对发展这一新技术都很重视。几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断一】一东北大学硕士学位论文第1章绪论地增加，应用领域在不断地扩大。早在四十年代，随着原子能工业的发展，已出现了模拟关节式的第一代机械手。五十～六十年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。这种机械手也称第二代机械手，如尤尼曼特(Unimatc)机械手，即属于这种类型。一九六八～一九七。年，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，亦即使第二代机

5、械手这一新技术进入了应用阶段。七十、八十年代机械手可以说是处于技术发展阶段，主要有以下几个发展方向：(1)研制有更多自由度的机械手。(2)研制有行走机构的机械手。这种机械手可以从一个工作地点移动到另一个工作地点。(3)研制能自动编制和自动改变程序的机械手。(4)研制具有一定“感触’’和“智力’’的智能机器人。这种机器人，具有各种传感装置，并配备有计算机。根据仿生学的理论，用计算机充当其“大脑’’使它能“思考”，能“分析"、能“记忆"。用电视摄像机、测距仪、纤维光学传感器、导光管或其他光敏元件作为“眼睛”，在其视野范围内能“看"

6、。用听筒和声敏元件等做“耳朵"能“听"。用扬声器等作“嘴’’能“说话’’进行“应答”。用热电偶和电阻应变仪等作为“触觉”能“感触”。用滚轮或双足式的行走机构作“脚’’来实现自动位移。这样的智能机器人，可由人用的特殊的语言(计算机语言甚至是口语)对其下达命令、布置任务。得到指令后的智能机器人，即可根据现场环境的各种条件或信息，独立地“分析’’和“判断"并自编或自变程序地进行工作；能够自动找寻物件的方位，调整作用力的大小，找寻传送路线以避开障碍物。因此，它将成为“无人化"系统，即由计算机实现群控的各种设备、辅助装置和机械手等所组成

7、的完全自动化生产线或车间的重要组成环节之一。如果把再现通用机械手称为第二代机械手的话，那么智能机器人就是第三代。进入九十年代后，因为计算机技术、电子产品及生物遗传工程等技术的大踏步发展，第三代智能机器人的研发热潮已从专业人士的实验室中走了出来，成为一种综合科研能力的开发活动，参与者也打破了各行各业的画地为牢、各自为政的困局，开始了纵横连合，争奇斗妍，蔚成热潮的研究与制作尝试。我国的机器人研发工作基本上属于科学研究的项目，据说，中国科学院目前已造出说话时嘴唇能够活动、眼睛能转动、具视觉功能的机器人，其水准可媲美日本同行，但这台机

8、器人体形甚大，却未能以双脚走路。在日本，机器人能否以二脚行走已成为一个热门及熟练的技术竞赛项目，譬如有“二足机器人竞赛大会"一2一东北大学硕士学位论文第1章绪论(分等级)。其实，机器人的制作绝对并非只是液压机械与电子产品的混成物，要将机器人造得越来越有人性化，就要兼及生命医学