第二章 机器人的应用课件.ppt

机器人技术导论 第二章 机器人的应用 任课：邵萌 交通与机械工程学院 机电教研室 机器人的大脑 机器人要模仿人的一部分行为特征，自然应该具有人脑的一部分功能。机器人的大脑就是我们所熟悉的电脑。但是光有电脑发号施令还不行，最基本的还得给机器人装上各种感觉器官。 机器人的手 机器人必须有“手”，这样它才能根据电脑发出的“命令”动作。“手”不仅是一个执行命令的机构，它还应该具有识别的功能，这就是我们通常所说的“触觉”。由于动物和人的听觉器官和视觉器官并不能感受所有的自然信息，所以触觉器官就得以存在和发展。动物对物体的软，硬，冷，热等的感觉就是靠的触觉器官。在黑暗中看不清物体的时候，往往要用手去摸一下，才能弄清楚。大脑要控制手，脚去完成指定的任务，也需要由手和脚的触觉所获得的信息反馈到大脑里，以调节动作，使动作适当。因此，我们给机器人装上的手应该是一双会“摸”的、有识别能力的灵巧的“手”。 机器人的手一般由方形的手掌和节状的手指组成。为了使它具有触觉，在手掌和手指上都装有带有弹性触点的触敏元件（如灵敏的弹簧测力计）。如果要感知冷暖，还可以装上热敏元件。当触及物体时，触敏元件发出接触信号，否则就不发出信号。在各指节的连接轴上装有精巧的电位器（一种利用转动来改变电路的电阻因而输出电流信号的元件），它能把手指的弯曲角度转换成“外形弯曲信息”。把外形弯曲信息和各指节产生的“接触信息”一起送入电子计算机，通过计算就能迅速判断机械手所抓的物体的形状和大小。 现在，机器人的手已经具有了灵巧的指，腕，肘和肩胛关节，能灵活自如的伸缩摆动，手腕也会转动弯曲。通过手指上的传感器还能感觉出抓握的东西的重量，可以说已经具备了人手的许多功能。 目前，意大利科学家必威体育精装版研制一种机器人皮肤，可灵敏地感应到1克重物体的压力。 这种必威体育精装版机器人皮肤是由三角状柔性印刷电路板构成，它的作用相当于传感器，能够覆盖在机器人表面。每个三角状柔性印刷电路板的边长各3厘米，并包含12个电容铜触点。一层硅橡胶层作为间距位于电路板和外层合力纤维之间，该橡胶层在每个电路板的电容铜触点上都有相对 应的铜触点。外层合力纤维层和柔 性印刷电路板正反两面都带有压力 感应电容器。经测试这种机器人皮 肤的每个柔性印刷电路板可感应到 重量1克物体的压力，同时它也是 半传导基础的温度传感器。 * * 工业机器人手部的作用与分类 （1）作用：机器人的手部又称为末端执行器，它是机器人直接用于抓取和握紧（或吸附）工件或操持专用工具（如喷枪、扳手、砂轮、焊枪等）进行操作的部件，它具有模仿人手动作的功能，并安装于机器人手臂的最前端。 （2）分类：根据机器人手部的工作原理不同，大致可分为以下几类： 机械夹持式手 吸附式手 专用手 灵巧手 1、机械夹持式 （1）组成 机械夹持式手由手指（或手爪）、驱动机构、传 动机构及连接与支承元件组成，它通过手指的开、合 动作实现对物体的夹持操作。 （2）分类 按手爪的运动方式分为回转型和平移型。 按夹持工件的方式分为外夹式和内撑式。 按驱动方式分为电动、液动、气动和弹性力驱动。 （3）典型结构 弹性力手 弹性力手的特点是其夹持工件的抓力是由弹性元件提供的，不需要专门的驱动装置，在抓取工件时需要一定的压入力，而在取下时，则需要一定的拉力。 ②回转型手 回转运动形式是机器人机械 夹持式手最基本的形式，常用的 机构有： 楔块杠杆式 楔块杠杆式回转型手当驱动 器推动楔块前进时，通过楔块的 斜面与杠杆作用，使手爪产生夹 紧动作和夹紧力，当楔块后退时， 靠弹簧的拉力使手爪松开。 滑槽杠杆式 滑槽杠杆式回转型手当驱动器推动中心杆向上运动时，圆柱销在两杠杆的滑槽中移动，迫使与支架相铰接的手爪产生夹紧动作和夹紧力，当中心杆向下运动时，手抓松开。 连杆杠杆式 连杆杠杆式回转型手当驱动器 推动中心杆上下运动时，由中心杆、 连杆、手爪和支架就构成四杆机构， 从而迫使手爪完成夹紧和松开动作。 需要注意的是，当中心杆向下运动， 两个连杆处于一条水平线时，手爪 已闭合到最小极限位置，当中心杆 继续向下运动时，手爪不但不会闭 合的更紧，反而会松开，这是使用 连杆杠杆式回转手时一定要避免的情况。 齿轮齿条式 齿轮齿条式回转型手中心杆的端部两侧有齿条，与固定在手爪上的齿轮相啮合，当中心杆上下运动，在齿轮齿条的啮合作用下就带动两个手爪回转，从而产生夹紧和松开动作。 ③平移型手 平移型手的特点是两个手爪做相对的往复平移运动， 从而实现对工件的夹紧和松开动作，它有直线式和圆弧式 之分，常用的