机器人复习资料.doc

第一章 阿西莫夫提出“机器人三原则”：1机器人不得伤害或由于故障而使人遭受不幸； 2机器人应执行人们下达的命令，除非这些命令与第一原则相矛盾； 3机器人应能保护自己的生存，只要这种保护行为不与第一第二原则相矛盾。 世界上第一台机器人于1954年诞生于美国。 我国于1972年开始研发工业机器人，分为3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期，90年代的实用化期。 机器人技术是集机械工程学、计算机科学、控制工程、电子技术、传感器技术、人工智能、仿生学等学科为一体的综合技术。 机器人涉及的研究领域有：传感器技术、人工智能计算机科学、假肢技术、工业机器人技术、移动机械技术、生物功能。 机器人的研究内容：空间机构学、机器人运动学、机器人静力学、机器人动力学、机器人控制技术、机器人传感器、机器人语言。 机器人技术的发展趋势：工业机器人操作机结构的优化设计技术、机器人控制技术、多传感系统、机器人遥控及监控技术、虚拟机器人技术、多智能体控制技术、微型和微小机器人技术、软机器人技术、仿人和仿生技术。 第二章 机器人的组成：机械部分、一个或多个传感器、控制器、驱动源。 机器人的分类： 控制方式—伺服控制机器人（点位伺服控制，连续轨迹伺服控制），非伺服控制机器人。 结构坐标系特点—直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、极坐标型机器人、多关节机器人。 运动功能图形符号： 机器人的主要技术参数： 自由度：描述物体运动所需要的独立坐标数。 工作空间：机器人手臂或手部安装点所能达到的所有空间区域。 工作速度：机器人在工作载荷条件下、匀速运动过程中，机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动是角度。 工作载荷：机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受的最大负载量。 精度、重复精度和分辨率：用来定义机器人手部的定位能力。 精度： 重复精度： 分辨率： 机器人机械结构的组成：手部，手腕，臂部，机身。 机器人机构的运动： 手臂的运动：垂直移动，径向移动，会转运动。 手腕的运动：手腕旋转，手腕弯曲，手腕侧摆。 常用的机身结构有：升降回转型机身结构，俯仰型机身结构，直移型机身结构，类人机器人机身结构。 臂部结构有：伸缩型臂部结构，转动伸缩型臂部结构，屈伸型臂部结构，其他专用的机械传动臂部结构。 机身和臂部的配置型式：横梁式，立柱式，机座式，屈伸式。 确定手部的作业方向所需的三个回转方向为：臂转，手转，腕摆。 手部机构分为夹持类和吸附类。 1、指端是手指上直接与工件接触的部位，它的结构形状取决于工件的形状。 V形指适用于夹持圆柱形工件，特点是夹紧平稳可靠，夹持误差小。平面指一般用于夹持方形工件、板形或细小棒料。尖指一般用于夹持小型或柔性工件。薄指用于夹持位于狭窄工作场地的细小工件，以避免和周围障碍物相撞。长指用于夹持炽热的工件，以避免热辐射对手部传动机构的影响。 2、吸附类分为气吸式和磁吸式。 机器人的行走机构：车轮式行走机构、履带式行走机构、足式行走机构、步进式行走机构、蠕动式行走机构、混合式行走机构、蛇行式行走机构。 机器人关节的驱动方式有：液压式、气动式和电动式。 第三章 运动学正问题： 对一给定的机器人，已知杆件几何参数和关节角矢量，求机器人末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态。 运动学逆问题： 已知机器人杆件的几何参数，给定机器人末端执行器相对于参考坐标系的期望位置和姿态，机器人能否使其末端执行器达到这个预期的位姿？如能达到，那么机器人有几种不同形态可满足同样的条件？ 位置矢量描述坐标系{B}的原点相对于{A}位置; 旋转矩阵描述坐标系{B}坐标轴的方位。 当表示位置时 当表示方位时 三个基本的旋转矩阵 R(x, θ)= R(y, θ)= R(z, θ)= 坐标旋转和坐标平移的复合变换方程 例题1 若从基坐标系({B})到手爪坐标系({E})的旋转变换矩阵为。（1）画出两坐标系的相互方位关系（不考虑{E}的原点位置）；（2）如果给出OE({E}系的原点）在{B}中的位置矢量为（1，2，2），画出两坐标系的相对位姿关系；（3）求a，b，c的值。 ， 解：（1） （2） （3）a=0，b=1，c=0 例题2 已知坐标系{B}初始位姿与{A}重合，首先{B}相对{A}的zA轴转30°，再沿{A}的xA轴移动10个单位，并沿{A}的yA轴移动5个单位。求位置矢量和旋转矩阵。若,求。 解：由坐标平移公式，可得 由坐标旋转公式，可得 由复合变换公式，可得 第四章 正动力学问题：机器人各执行器的驱动力或力矩为已知，求解机器