工业机器人考点.doc

第一章 机器人的定义： 机器人是一种用于移动各种材料，零件，工具或专用装置，通过可编程程序动作来执行各种任务并具有编程能力的多功能机械手。 机器人应该具有的特征： 拟人功能，可编程，通用性，机电一体化 三.五种基本坐标机器人优缺点 1.直角坐标型机器人(3个移动关节3P) 圆柱坐标型机器人（2个移动关节和一个转动关节2P+1R） 球（极）坐标型机器人（一个移动关节和2个转动关节1P+2R） 关节坐标型机器人（3个转动关节3R） SCARA型机器人（3个转动关节） 2.（1）.直角坐标式 主要用于生产设备的上下料、高精度的装配和检测等。 优点：1结构简单；2容易编程；3采用直线滚动导轨，速度高，定位精度高； 4在X、Y、Z三个坐标轴方向上的运动没有耦合作用，对控制系统设计相对容易些。 缺点：1导轨面的保养维护比较困难，不能像转动关节的轴承那样很好的密封； 2导轨面的支承结构增加了机器人的重量，并减少了有效工作范围； 3为了减少摩擦需要用很长的直线滚动导轨，价格高； 4 结构尺寸与有效工作范围相比显得庞大； 5 移动部件的惯量比较大，增加了驱动装置的尺寸和能量消耗。 （2）关节坐标型机器人 优点：1结构紧凑，工作范围大而安装占地面积小； 2具有很高的可达性，可进入狭小的封闭区域内部工作； 3 没有移动关节，不需要导轨，转动关节容易密封，轴承件是大量生产的标准件，摩擦小，惯量小，可靠性好； 4 所需关节驱动力矩小，能量消耗较少； 缺点：1当关节完成展开时，机器人的结构刚度比较低； 2机器人手部在工作范围边界上工作时有运动学上的退化行为。 （3）球坐标式 优点：具有较大的工作范围； 缺点：设计和控制系统比较复杂； 圆柱坐标式 优点：1.除了简单的“抓-放”作业外还可以用在许多其他生产领域，与直角坐标机器人相比，增加了通用性； 2.结构紧凑； 3.在垂直方向和径向方向有两个往复运动，可采用伸缩套筒式结构，当机器人开始腰转4.时可把手臂缩进去，在很大程度上减少了转动惯量，改善动力学载荷。 缺点：由于机身结构的原因，手臂不能到达底部，减少了机器人的工作范围。 四.工业机器人系统组成：机械系统,驱动系统，控制系统，感知系统 五.机器人的主要技术参数及其含义：自由度，精度和重复定位精度，工作范围，承载能力以及最大速度 1.自由度：指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不应包括手爪的开合自由度。 2 定位精度和重复定位精度 定位精度只指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的偏差，由机械误差、控制算法误差、系统分辨率等有关。 重复定位精度是指在同一环境、同一条件、同一目标动作、同一命令下，机器人连续重复运动若干次，其位置的分散情况，是关于精度的统计数据。 3工作空间：表示机器人的工作范围，它是机器人手臂末端或手腕中心所能到的所有点的集合，也称工作区域。 4.最大工作速度：有的厂家指工业机器人主要自由度上最大的稳定速度,有的厂家指手臂末端最大的合成速度,通常都在技术参数中加以说明。 5.承载能力：是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。承载能力不仅决定于负载的质量,而且还与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。 第二章 一.设计机身时要注意的问题 要有足够的刚度和稳定性； 运动要灵活，升降运动的导套长度不宜过短，避免发生卡死现象，一般要有导向装置； 驱动方式要适宜 结构布置要合理 二. 臂部设计的基本要求 手臂应该具有足够的承载能力和刚度 导向性好 重量和转动惯量要小 运动要平稳，定位精度要高 第三章 一.若每次的变换都是相对于固定坐标系进行则矩阵左乘;若每次的变换都是相对于动坐标系进行的，则矩阵右乘 二.连杆坐标系的建立 坐标原点On：设在关节n的轴线和关节n+1的轴线的公垂线与关节n+1的轴线相交之处； Zn轴：与关节n+1的轴线重合； Xn轴：与连杆n两关节的轴线的公垂线重合，方向从关节n指向关节n+1； Yn轴：按右手法则确定。 三.连杆参数 1两个关节轴线沿公垂线的距离an,称为连杆长度; 2垂于an的平面内两个轴线的夹角 αn，称为连杆扭角。 四.相邻杆件关系的两个参数 1dn是沿关节n轴线两个公垂线的距离; 2θn是垂直于关节n轴线的平面内两个公垂线的夹角。 第四章 一.机器人的奇异形位分两类：边界奇异形位，内部奇异形位 第五章 一.机器人控制系统特点：时变性，耦合性，非线性 二. 自然约束: 由环境的几何特征或作业结构特征等引起的对机器人的约束，是当机器人手爪接触外界环境的时候自然生成的约束条件。 三. 人为约束: 是人为给定的约束，用来描述机器人预期的运动或施加的力，当要描述预期的位置或轨迹时，就要定