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機器人的組成,機器人的組成系統(tǒng),,機器人系統(tǒng)組成,人機交互系統(tǒng),控制系統(tǒng),驅(qū)動系統(tǒng),機械機構(gòu)系統(tǒng),機器人－環(huán)境交互系統(tǒng),,,,,,,,,,,,驅(qū)動系統(tǒng),機器人系統(tǒng)組成分析,機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng),控制系統(tǒng),人機交互系統(tǒng),機器人－環(huán)境交互系統(tǒng),感受系統(tǒng),概念：要使機器人運行起來,需給各個關(guān)節(jié)即每個運動自由度安置傳動裝置,1、驅(qū)動系統(tǒng),作用：提供機器人各部位、各關(guān)節(jié)動作的原動力,驅(qū)動系統(tǒng)可以是液壓傳動、氣動傳動、電動傳動,或者把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng);可以是直接驅(qū)動或者是通過同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機械傳動機構(gòu)進行間接驅(qū)動。,驅(qū)動系統(tǒng),機器人系統(tǒng)組成分析,機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng),控制系統(tǒng),人機交互系統(tǒng),機器人－環(huán)境交互系統(tǒng),感受系統(tǒng),2、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng),驅(qū)動系統(tǒng),機器人系統(tǒng)組成分析,機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng),控制系統(tǒng),人機交互系統(tǒng),機器人－環(huán)境交互系統(tǒng),感受系統(tǒng),3、感受系統(tǒng),感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成,用以獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息。,智能傳感器的使用提高了機器人的機動性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn)。,智能傳感器的使用提高了機器人的機動性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn)。,對于一些特殊的信息,傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效。,驅(qū)動系統(tǒng),機器人系統(tǒng)組成分析,機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng),控制系統(tǒng),人機交互系統(tǒng),機器人－環(huán)境交互系統(tǒng),感受系統(tǒng),4、機器人－環(huán)境交互系統(tǒng),驅(qū)動系統(tǒng),機器人系統(tǒng)組成分析,機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng),控制系統(tǒng),人機交互系統(tǒng),機器人－環(huán)境交互系統(tǒng),感受系統(tǒng),5、人機交互系統(tǒng),人機交互系統(tǒng)是使操作人員參與機器人控制并與機器人進行聯(lián)系的裝置。,該系統(tǒng)歸納起來分為兩大類:指令給定裝置和信息顯示裝置。,驅(qū)動系統(tǒng),機器人系統(tǒng)組成分析,機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng),控制系統(tǒng),人機交互系統(tǒng),機器人－環(huán)境交互系統(tǒng),感受系統(tǒng),6、控制系統(tǒng),是根據(jù)程序和反饋信息控制機器人動作的中心。分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。,機器人的基本工作原理是示教再現(xiàn)；示教也稱導(dǎo)引，即由用戶導(dǎo)引機器人，一步步按實際任務(wù)操作一遍，機器人在導(dǎo)引過程中自動記憶示教的每個動作的位置、姿態(tài)、運動參數(shù)＼工藝參數(shù)等，并自動生成一個連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序。完成示教后，只需給機器人一個啟動命令，機器人將精確地按示教動作，一步步完成全部操作；,,冗余自由度機器人利用冗余自由度可以增加機器人的靈活性、躲避障礙物和改善動力性能。人的手臂(大臂、小臂、手腕)共有七個自由度,所以工作起來很靈巧,手部可回避障礙而從不同方向到達(dá)同一個目的點。,2．工作精度,可以用精密度、正確度、和準(zhǔn)確度三個參數(shù)來衡量。,定位精度（Positioningaccuracy）：指機器人末端參考點實際到達(dá)的位置與所需要到達(dá)的理想位置之間的差距。,重復(fù)性（Repeatability）或重復(fù)精度：指機器人重復(fù)到達(dá)某一目標(biāo)位置的差異程度。或在相同的位置指令下，機器人連續(xù)重復(fù)若干次其位置的分散情況。它是衡量一列誤差值的密集程度，即重復(fù)度。,,3．工作范圍:,指機器人末端操作器所能到達(dá)的區(qū)域。,工作空間（Workingspace）：機器人手腕參考點或末端操作器安裝點（不包括末端操作器）所能到達(dá)的所有空間區(qū)域，一般不包括末端操作器本身所能到達(dá)的區(qū)域。,,4．工作速度：,指機器人各個方向的移動速度或轉(zhuǎn)動速度。這些速度可以相同，可以不同。,5．承載能力：,指機器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。,表1.3PUMA562機器人的主要技術(shù)參數(shù),圖1.17PUMA562工業(yè)機器人,1.4.3工業(yè)機器人的坐標(biāo),1.直角坐標(biāo)／笛卡兒坐標(biāo)／臺架型(3P),優(yōu)點：很容易通過計算機控制實現(xiàn)，容易達(dá)到高精度。,缺點：妨礙工作,且占地面積大,運動速度低,密封性不好。,直角坐標(biāo)機器人的工作空間示意圖,2.圓柱坐標(biāo)型(R2P),優(yōu)點：且計算簡單;直線部分可采用液壓驅(qū)動,可輸出較大的動力;能夠伸入型腔式機器內(nèi)部。,缺點：它的手臂可以到達(dá)的空間受到限制,不能到達(dá)近立柱或近地面的空間;直線驅(qū)動部分難以密封、防塵;后臂工作時,手臂后端會碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。,3.球坐標(biāo)型(2RP),特點：中心支架附近的工作范圍大,兩個轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置容易密封,覆蓋工作空間較大。但該坐標(biāo)復(fù)雜,難于控制,且直線驅(qū)動裝置仍存在密封及工作死區(qū)的問題。,4.關(guān)節(jié)坐標(biāo)型/擬人型(3R),關(guān)節(jié)機器人的關(guān)節(jié)全都是旋轉(zhuǎn)的,類似于人的手臂,工業(yè)機器人中最常見的結(jié)構(gòu)。它的工作范圍較為復(fù)雜。,關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人,5.平面關(guān)節(jié)型,SCARA機器人常用于裝配作業(yè),最顯著的特點是它們在x-y平面上的運動具有較大的柔性,而沿z軸具有很強的剛性,所以,它具有選擇性的柔性。這種機器人在裝配作業(yè)中獲得了較好的應(yīng)用。,平面關(guān)節(jié)機器人的工作空間,小結(jié),結(jié)構(gòu)形式直角坐標(biāo)式—雕刻、搬運、裝配關(guān)節(jié)坐標(biāo)式—噴涂、焊接平面關(guān)節(jié)式—搬運、裝配圓柱坐標(biāo)式—專用搬運球坐標(biāo)式—專用,,不常用,工業(yè)機器人應(yīng)用舉例,APP1-COBRA800搬運APP4-SAM1搬運APP2-ASSEMBLY-ABSBRC裝配APP6-MS裝配APP3-IMPULSE視覺搬運APP5-DISPNSEM涂膠,ONRLEG_HOPPING,TWOLEG_HOPPING,注意：不同的書上，運動簡圖的符號表示可能不一樣。,（a）表示手指（末端執(zhí)行器）；（b）表示垂直、升降運動；（c）表示水平伸縮運動；（d）表示回轉(zhuǎn)運動；（e）表示俯仰運動。,附：工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu),機構(gòu)運動簡圖,關(guān)節(jié)坐標(biāo)式,習(xí)題,1.簡述工業(yè)機器人的定義。2.簡述工業(yè)機器人的主要應(yīng)用場合。這些場合有什么特點？3.說明工業(yè)機器人的基本組成及各部分之間的關(guān)系。4.簡述工業(yè)機器人各參數(shù)的定義:自由度、重復(fù)定位精度、工作范圍、工作速度、承載能力。5.工業(yè)機器人按坐標(biāo)形式分為哪幾類?各有什么特點？,本章小結(jié):,機器人的外型不一定像人,機器人技術(shù)是集機械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、人工智能、系統(tǒng)工程等多種學(xué)科于一體的綜合性很強的新技術(shù),