[工学]第四章2机器人工程.ppt

4.机器人的控制、感觉和语言 4.1 机器人的控制 4.2机器人的感觉系统 4.3机器人的语言 4.2机器人的感觉系统 4.2.1感觉 人类具有相当强的对外感觉能力，尽管有时人的动作并不十分准确，但是人可以依靠自己的感觉反馈来调整或补偿自己动作的误差，从而能够完成各种简单的或复杂的工作任务。 人们的工作对象有时是很复杂的，例如，当人抓取一个物体时，该物体的大小和软硬程度不可能是绝对相等的，有时差别甚至比较大，但人能依靠自己的感觉能力用恰当的夹持力抓起这个物体并且不损坏它，所以有感觉能力才能适应工作对象的复杂性，才能有效地完成工作任务。 机器人的感觉 机器人也和人一样，必须收集周围环境的大量信息，才能更有效地工作。 在捡拾物体的时候，它们需要知道该物体是否已经被捡起，否则下一步的工作就无法进行。 当机器人手臂在空间运动的时候，它必须避开各种障碍物，并以一定的速度接近工作对象。 机器人所要处理的工作对象有的质量很大，有的容易破碎，或者有时温度很高，所有这些特征和环境情况一样，都要机器人进行识别并通过计算机处理确定相应的对策，使机器人更好地完成工作任务。 机器人的感官——传感器 美国麻省理工大学的研究人员 1961年，在MH-1型机器人上装备了一些触觉传感器。在计算机的控制下，装有触觉传感器的机器人能是够捡起多种物体。 传感器的选择 机器人用传感器的选择包括三个方面， 传感器类型的选择 传感器性能指标的确定 传感器物理特征的选择 感觉能力的类型 简单触觉：确定工作对象是否存在。 复合触觉：确定工作对象是否存在以及它的尺寸和形状等。 简单力觉：沿一个方向测量力。 复合力觉：沿一个以上方向测量力。 接近觉：对工作对象的非接触探测等。 简单视觉：孔、边、拐角等的检测。 复合视觉：识别工作对象的形状等。 温度、湿度、压力、滑动量、化学性质等 传感器性能要求 精度高，重复性好。机器人传感器的精度直接影响机器人的工作质量。用于检测和控制机器人运动的传感器是控制机器人定位精度的基础。机器人是否能够准确无误地正常工作往往取决于传感器的测量精度。 稳定性好，可靠性高。机器人传感器的稳定性和可靠性是保证机器人能够长期稳定可靠地工作的必要条件。 传感器性能要求 抗干扰能力强。机器人传感器的工作环境往往比较恶劣，机器人传感器应当能够承受强电磁干扰、强振动，并能够在一定的高温、高压、高污染环境中正常工作。 重量轻，体积小，安装方便可靠。对于安装在机器人手臂等运动部件上的传感器，重量要轻，否则会加大运动部件的惯性，影响机器人的运动性能。对于工作空间受到限制的机器人，体积和安装方向的要求也是必不可少的。 价格便宜。 从加工任务的要求来选择 搬运机器人——视觉、触觉和力觉 视觉系统主要用于被拾取零件的粗定位，使机器人能够根据需要，寻找应该拾取的零件，并把该零件的大致位置告诉机器人。 触觉传感器的作用包括三个方面：感知被拾取零件的存在；确定该零件的准确位置；确定该零件的方向。触觉传感器有助于机器人更加可靠地拾取零件。 力觉传感器主要用于控制搬运机器人的夹持力，防止机器人手爪损坏被捡拾的零件。 装配机器人——视觉、触觉和力觉 装配机器人对工作位置的要求更高。为了使被装配的零件对准对应的装配位置，现在开始依靠机器人的感觉能力解决这个问题，即采用机器人视觉系统、触觉和力觉传感器来控制机器人装配操作。 装配机器人在进行装配工作时，首先运用视觉系统选择合适的装配零件，并对它们进行粗定位，机器人感觉系统能够自动校正装配位置。 喷漆机器人 喷漆机器人一般需要采用两种类型的传感系统：于位置（或速度）检测和工作对象的识别。 用于位置检测的传感器包括光电开关、测速码盘、超声波测距传感器、气动式安全保护器等。当待漆工件进入喷漆机器人的范围，光电开关立即通知机器人控制器，让机器人开始喷漆操作。测速码盘用于监测机器人的喷漆运动速度，以满足正常的喷漆工作要求。超声波测距传感器不仅可以用于检测待漆工件的到来，而且可以用来监视机器人及其周围设备的相对位置变化，以避免发生相互碰撞。 喷漆机器人传感器完成的另一个任务是对零件进行识别。现代生产经常采用多品种混合加工的生产方式，喷漆机器人系统必须同时对不同种类的工件进行喷漆加工。 焊接机器人 焊接机器人包括点焊机器人和弧焊机器人两大类。这两类机器人都需要采用位置传感器和速度传感器对运动进行控制。 位置传感器主要采用相对式光电码盘，也可以采用较精密的电位器。相对式光电码盘具有较高的检测精度和较高的可靠性，但价格昂贵。速度传感器目前主要采用测速发电机。 为了检测点焊机器人与待焊工件的接近情况，控制点焊机器人的运动速度，点焊机器人还需要装备接近觉传感器。如前所述，弧焊机器人对传感器有一个特殊要求，需要采用某种传感器使焊枪沿焊缝进行自动跟踪，目前完成这一