课《机器人的系统》课件信息技术.pptVIP

*****************机器人技术发展概述1机器人技术的历史发展机器人技术起源于20世纪初,从最早的工业机器人到如今智能机器人,技术不断进步和创新,应用领域也不断拓展。2机器人技术的重要里程碑从1956年第一台编程控制的工业机器人诞生,到近年来人工智能和深度学习的突破,机器人技术日新月异。3机器人技术的发展驱动因素自动化需求、计算能力提升、传感器进步、材料科技创新等都是推动机器人技术发展的关键因素。4机器人技术的未来趋势未来机器人将向智能化、协作化、个性化方向发展,在工业、服务、医疗等领域将有更广泛应用。机器人结构系统组成机器人的结构系统主要包括机械结构系统、电力系统、传感器系统、驱动系统和控制系统等。其中机械结构系统提供机器人运动所需的基本形态和支撑,电力系统为机器人各部件供电,传感器系统感知外部环境和机器人自身状态,驱动系统执行运动指令,控制系统集成协调各部件。这些系统协调工作,共同实现机器人的功能。传感器在机器人中的应用位置传感器检测机器人关节和末端执行器的位置和角度，实现精准控制。力/扭力传感器测量机器人关节和末端施加的力和扭矩，确保安全操作。视觉传感器通过摄像头和图像处理技术,实现机器人环境感知及目标识别。触觉传感器检测机器人与环境的接触,提高操作安全性和灵活性。驱动装置及控制系统驱动装置机器人通常采用电机、液压马达或气动马达等驱动装置来推动和移动机器人的各个关节或部件。控制系统通过计算机或微处理器实现对机器人的运动、力、速度等参数的实时监测和精确控制。反馈控制利用传感器信号反馈自动调节机器人的运动轨迹和动作,确保机器人按预定目标高效、平稳运行。机器人的动力学建模1运动方程描述机器人整体的运动状态2关节建模分析各个关节运动的特性3受力分析确定机器人在工作环境下受到的作用力4能量分析计算机器人运动过程中的能量消耗机器人动力学建模是分析机器人运动特性的基础,包括运动方程、关节建模、受力分析和能量分析等多个步骤。通过建立动力学模型,可以预测机器人运动过程中的位置、速度、加速度和力矩等关键参数,为控制策略的设计提供理论依据。机器人机构学基础机构学概念机构学研究机器人的运动学和动力学,包括机器人关节的空间位置和朝向,以及各关节之间的运动关系。自由度分析通过确定机器人的自由度数量,可以分析其在三维空间中的运动能力和灵活性。这是设计机器人结构的关键。运动学建模运用数学模型描述机器人关节的位置、速度和加速度,为机器人控制和轨迹规划提供理论基础。动力学分析研究外力作用下机器人各关节的力矩、扭矩等动力学参数,为机器人的驱动设计和控制提供依据。机器人正逆解析解1正解析根据机器人关节角度计算末端执行器位姿2逆解析根据末端执行器位姿推算关节角度3应用路径规划、精确定位等核心功能正解析是根据机器人各关节的角度数据,计算出末端执行器的位置和姿态。逆解析则是根据末端执行器的目标位置和姿态,推算出各关节所需的角度。这两种解析解是实现机器人精确定位、路径规划等核心功能的基础。机器人轨迹规划目标轨迹生成基于机器人运动学和动力学模型,生成满足任务要求的目标位姿序列。轨迹优化平滑轨迹,优化关节角变化,以提高运行效率和稳定性。实时轨迹跟踪根据实时反馈调整轨迹,确保机器人沿计划路径运行。机器人路径规划算法A*算法A*算法是一种基于启发式有哪些信誉好的足球投注网站的路径规划算法,可以快速找到从起点到目标点的最短路径。它通过评估每个节点的总代价来决定下一步走向,效率较高。动态路径规划动态路径规划算法可以根据机器人实时感知的环境变化情况,动态调整最佳路径。这种算法适用于复杂动态环境中的路径规划。遗传算法遗传算法模拟自然进化过程,通过不断优化路径方案,寻找全局最优解。这种算法在复杂多目标条件下表现出色。机器人视觉系统机器人视觉系统是机器人感知外部环境并做出相应反应的关键部件。它通过各种传感器采集图像和视频数据,使机器人具备观察和识别能力。利用计算机视觉技术,机器人可以实现物体检测与识别、姿势估计、场景理解等功能。先进的机器人视觉系统还可以为机器人导航、位置定位和运动控制提供支持,使其能更好地感知环境,精确避障和规划路径,提高整体性能。机器人视觉定位技术视觉感知利用摄像头采集机器人周围环境的图像或视频数据,为定位提供必要的感知信息。图像处理通过图像分析算法,识别关键特征点、轮廓线等,为定位提供有效的数据支撑。定位算法结合视觉信息与先验知识,采用几何建模、概率统计等方法计算机器人的位置和姿态。机器人示教编程及离线编程1示教编程通过操作示教器手动驱动机器人完成动作录制,实现