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机器人关键技术分析

机器人关键技术分析

一、机器人传感器

机器人是由计算机控制的复杂机器，它具有类似人的肢

体及感官功能;动作程序灵活;有一定程度的智能;在工作时

可以不依赖人的操纵。机器人传感器在机器人的控制中起了

非常重要的作用，正因为有了传感器，机器人才具备了类似

人类的知觉功能和反应能力。

为了检测作业对象及环境或机器人与它们的关系，在机

器人上安装了触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器、接近

觉传感器、超声波传感器和听觉传感器，大大改善了机器人

工作状况，使其能够更充分地完成复杂的工作。由于外部传

感器为集多种学科于一身的产品，有些方面还在探索之中，

随着外部传感器的进一步完善，机器人的功能越来越强大，

将在许多领域为人类做出更大贡献。

内传感器、位置(位移)传感器

主要有：速度和加速度传感器、力觉传感器、外传感器、

触觉传感器、应力传感器、近度传感器、声觉传感器、接触

式或非接触式温度传感器、滑觉传感器、距离传感器、视觉

传感器。

二、机器人的机械设计

根据题目对所设计的机器人的要求，确定了要设计的机

器人的类型；确定机器人的自由度；拟定机器人手部的负载；

从总体上确定机器人机械部分的设计方案；拟定关节型机器

人控制系统总体方案；根据机器人的工作要求和结构特点，

进行了机器人的总体设计，确定了机器人的外形尺寸和工作

空间，拟定了机器人各关节的总体传动方案，对机器人腰关

节结构进行了详细设计，合理布置了电机和齿轮，确定了各

级传动参数，进行了齿轮、轴和轴承的设计计算和校核。利

用齐次变换矩阵法建立了六自由度关节机器人的正运动学

模型，求出机器人末端相对于各自参考坐标系的齐次坐标

值，建立了在直角坐标空间内机器人末端执行器的位置和姿

态与关节变量值的对应关系。对所设计的机器人进行理论计

算；对其初步进行了运动学分析和动力学分析；确定机器人

的驱动方式；对机器人机械系统的各组成部分进行具体的设

计；确定各主要零部件的尺寸；确定各个部分的具体结构；

利用Pro/E软件建立整个机器人结构的简单模型。

三、机器人程序设计

机器人编程为使机器人完成某种任务而设置的动作顺

序描述。机器人运动和作业的指令都是由程序进行控制，常

见的编制方法有两种，示教编程方法和离线编程方法。其中

示教编程方法包括示教、编辑和轨迹再现，可以通过示教盒

示教和导引式示教两种途径实现。由于示教方式实用性强，

操作简便，因此大部分机器人都采用这种方式。离线编程方

法是利用计算机图形学成果，借助图形处理工具建立几何模

传感器具有多种形式。此外，我们按照功能，把传感器

概括如下:

(1)内体感受器用于感受机械手或其它由计算机控制

的关节式机构的位置。

(2)触觉传感器用于感受工具与物体(工件)间的实际

接触。

(3)接近度或距离传感器用于感受工具至工件或障碍

物的距离。

(4)力和力矩传感器用于感受装配(如把销钉插入孔内)

时所产生的力和力矩。

(5)视觉传感器用于看见工作空间内的物体，确定物

体的位置或(和)识别它们的形状等。传感数据处理是许多机

器人程序编制的十分重要而又复杂的组成部分。