实验三工业机器人.doc

实验三：工业机器人 实验目的：通过观察搬运机械手搬运货物（圆柱坐标机器人），关节坐标型机器人示范编程，人工智能行走机器人，了解工业机器人的分类，分析其机械传动及驱动系统结构，初步掌握工业机器人的相关控制技术。 实验报告要求：分别绘制三种工业机器人基本结构简图，关节配置及运动示意图，描述其基本结构及传动过程，并通过框图形式描述其控制系统结构。 工业机器人简介? 工业机器人一般指的是在工厂车间环境中，配合自动化生产的需要，代替人来完成材料的搬运、加工、装配等操作的一种机器人。能代替人完成搬运、加工、装配功能的工作可以是各种专用的自动机器，但是使用机器人则是为了利用它的柔性自动化功能，以达到最高的技术经济效益。?有关工业机器人的定义有许多不同说法，从中可以对工业机器人的主功能有更深入的了解。 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。 圆柱坐标型机器人： 圆柱坐标型机器人由一个升降直线运动关节（轴向）、一个圆周旋转运动关节（周向）和一个径向直线运动关节组合而成。这种结构方案的优点是终端效应器可获得较高速度，缺点是终端效应器外伸离柱轴心愈远，其线位移分辨精度愈低。 ? 垂直关节型机器人由一个回转运动关节作方位运动，加上由两个回转轴线相平行且平行于水平面的回转运动关节组成一个能在垂直平面上作平面运动的连杆机构，组合而成的多关节机器人。这种结构占地面积小，操作容积较大，可获得较高的末端执行器线速度，且操作灵活性较好，能绕过障碍。目前中小型机器人多采用这种结构，它的空间线位移分辨率取决于机器人手臂姿态，要获得高精度运动较为困难。?水平多关节型机器人由两个回转轴线垂直于水平面的回转运动关节组成一个能在水平面上作平面运动的连杆机构，加上一个直线运动关节作垂直升降运动组合而成的多关节机器人。这种机器人也称为SCARA机器人，主要用于装配作业。 三大类工业机器人： 第一类工业机器人，主要是指示教再现机器人。即为了让机器人完成期望的作业，首先由操作者对机器人的运行轨迹、作业顺序、作业工艺条件等进行手把手示教、键入指令示教或通过示教盒示教。操作机器人控制系统将示教指令记存起来，应用时根据再现指令逐条取出示教指令，在一定精度范围内复现示教动作。目前国内外工业中机器人，绝大多数属于第一类工业机器人。? 第二类工业机器人，指带有感觉系统的可离线编程的工业机器人。它在感知系统支持下，具有不同程度感知周围环境和自行修正程序的能力，能完成较复杂的作业，也称为感知机器人。这一类工业机器人已经在实验室内研制成功，并开始得到试用，但由于成本较高，其工业应用和普及还要有一个过程。? 第三类工业机器人，即智能机器人或高级机器人。这种机器人不仅具有感知功能，还具有决策和规划能力。能根据人的命令在所处的复杂环境中，自行判断，作出决策和规划动作（按任务编程）。第三类机器目前还处于研究开发阶段。? 以上三个层次的工业机器人的本质区别在于人——技术系统的界面。 当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。目前，对全球机器人技术的发展最有影响的国家是美国和日本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，而日本生产的工业机器人在数量、种类方面则居世界首位。