机器人综述14.3.28.ppt

机器人综述 一、机器人由来、定义 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”。 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，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。 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 机械。 二、机器人结构 机器人系统框图 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）。 ·控制系统 控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 ·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。 ·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。 机器人对关节驱动电机的主要要求 1.响应快速性 2.起动转矩大，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 一些驱动装置 机器人主要技术参数 三、机器人分类与应用 1912年，美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”： 1、机器人不危害人类，不允许看人受害而袖手旁观； 2、机器人应服从人的命令，但不得违反第一原则；