(3.1)--基础知识1机器人技术基础.ppt

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1、机器人技术基础机器人技术基础机器人技术基础机器人技术基础机器人的基础知识（一）机器人的组成部分与关键技术机器人技术基础机器人技术基础目录/CONTENTS01 机器人的组成部分02 机器人的相关技术机器人技术基础机器人技术基础一、机器人的组成一般机器人由以下三个部分组成机械结构控制部分传感部分机器人技术基础机器人技术基础一、机器人的组成1.机械部分结构1)1)驱动系统驱动系统要使机器人运行起来，需给各个关节(每个运动自由度)安装提供原动力的装置，这就是驱动系统。根据驱动源的不同，驱动系统可分为电动、液压和气动3种，也包括把它们结合起来应用的综合系统。驱动系统可以与机械系统直接相连，也可通过同步

2、带、链条、齿轮、谐波传动装置等与机械系统间接相连。机器人技术基础机器人技术基础一、机器人的组成1.机械部分结构2 2）机械结构系统）机械结构系统机械结构系统又称为操作机或执行机构系统，是机器人的主要承载体，它由一系列连杆、关节等组成。机械结构系统通常包括机身、手臂、关节和末端执行器，具有多自由度，如图1-15所示。图图2-1 2-1 机器人的机械结构系统机器人的机械结构系统机器人技术基础机器人技术基础一、机器人的组成1.机械部分结构2 2）机械结构系统）机械结构系统机身。如同机床的床身结构一样，机器人的机身构成了机器人的基础支撑。有的机身底部安装有机器人行走机构，构成行走机器人；有的机身可以绕

3、轴线回转，构成机器人的“腰”手臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕组成，用于完成各种简单或复杂的动作组合。关节通常分为滑动关节和转动关节，以实现机身、手臂、末端执行器之间的相对运动。执行机构。执行机构是直接装在手腕上的一个重要部件，完成最终动作。它通常是模拟人的手指，可以是两手指或多手指的手爪末端操作器，有时也可以是各种作业工具，如焊枪、喷漆枪等。机器人技术基础机器人技术基础一、机器人的组成2.传感部分1)1)感受系统感受系统感受系统通常由内部传感器模块和外部传感器模块组成，用于获取内部和外部环境中有意义的信息。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化。人类的感受系统对外部世界信息的感知

4、是极其灵巧的，然而，对于一些特殊的信息，传感器比人类的感受系统更有效率。机器人技术基础机器人技术基础一、机器人的组成2.传感部分2)2)机器人机器人-环境交互系统环境交互系统机器人-环境交互系统是实现机器人与外部环境中的其他设备相互联系和协调的系统。特别在工业生产上，机器人往往与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等；工业机器人也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。机器人技术基础机器人技术基础一、机器人的组成3.控制部分1)1)人人-机交互系统机交互系统人-机交互系统是人与机器人进行联系和参与机器人控制的装置，如计算

5、机的标准终端、指令控制台、信息显示板及危险信号报警器等。该系统归纳起来实际上就是两大类，即指令给定装置和信息显示装置。机器人技术基础机器人技术基础一、机器人的组成3.控制部分2)2)控制系统控制系统控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号，控制机器人的执行机构去完成规定的动作，是机器人的大脑核心。若机器人不具备信息反馈特征，则该控制系统为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则该控制系统为闭环控制系统。控制系统根据控制原理可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。控制系统根据控制运动的形式可分为点位控制系统和连续轨迹控制系统。机器人技术基础机器人技术基础二、机器

6、人的关键技术机械结构动力驱动传感技术控制技术运动学分析程序编写机器人技术机器人技术基础机器人技术基础二、机器人的关键技术1.机械结构设计机械机构设计的应用主要体现在机器人机身和臂部机构的设计、机器人手部机构的设计、机器人行走机构的设计和机器人关节部机构的设计上。机器人技术基础机器人技术基础二、机器人的关键技术2.运动学分析机器人的执行机构实际上是一个多刚体系统，研究要涉及组成这一系统的各杆件之间及系统与对象之间的相互关系，需要一种有效的数学描述方法。也就是说通过对机构运动的分析，建立出机器人运动的数学模型，以便进一步的分析和改进。机器人技术基础机器人技术基础二、机器人的关键技术3.传感技术一般

7、人类具有视觉、听觉、触觉、味觉及嗅觉5种外部感觉,传感技术都能把它传递给机器人，除此之外,机器人还有位置、角度、速度、姿态等表征机器人内部状态的内在感觉。机器人的这些感觉主要通过传感器来实现。外部传感器为了对环境产生相适应的动作而取得环境信息;内部传感器根据指令进行动作,检测机器人各部件的状态。机器人技术基础机器人技术基础二、机器人的关键技术4.伺服驱动技术 动力驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动方式，一般由微型计算机通过接口与这些驱动装置相连接，控制它们的运动，带动工作机械作回转、直线以及其他各种复杂的运动。机器人技术基础机器人技术基础二、机器人的关键技术5.控制技术机器人控制技术是在

8、传统机械系统控制技术的基础上发展起来的,两者之间无根本区别。但机器人控制系统也有其特殊之处,它是有耦合的、非线性的多变量的控制系统,其负载、惯量、重心等都可能随时间变化,不仅要考虑运动学关系,还要考虑动力学因素,其模型为非线性而工作环境又是多变的。机器人控制技术主要研究的内容有机器人控制方式和机器人控制策略。机器人技术基础机器人技术基础二、机器人的关键技术6.程序编写机器人编程语言是机器人和用户的软件接口，编程的功能决定了机器人的适应性和给用户的方便性。机器人编程与传统的计算机编程不同，机器人操作的对象是各类三维物体，其运动在一个复杂的空间环境，还要监视和处理传感器信息。机器人技术基础机器人技术基础二、机器人的关键技术6.程序编写机器人编程语言主要有面向机器人的编程语言和面向任务的编程语言两类。面向机器人的编程语言的主要特点是其可以描述机器人的动作序列，每一组语句大约相当于机器人的一个动作。面向任务的编程语言允许用户发出直接命令，以控制机器人去完成一个具体的任务，而不需要说明机器人需要采取的每一个动作的细节。机器人技术基础机器人技术基础二、机器人的关键技术上述提到的各项技术，并不是独立的个体，在机器人设计和制造调试过程中各种技术相互制约，有机融合最终才能成功设计出一款符合功能要求的机器人。机器人技术基础机器人技术基础THEENDTHANKS