机器人学三定律.doc

机器人学三定律1， 机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸；也不得见人受到伤害而袖手旁观 。,2， 机器人应执行人们所下达的指令，除非这些指令与第一定律相矛盾；3，机器人应能保护自己的生存，只要这种防护行为不与第一或第二定律相矛盾。机器人研究领域,传感器与感知系统驱动、建模与控制自动规划与调度计算机系统机器人分类 按技术级别分：n 第一代工业机器人：主要是示教再现控制的操作机器人。n 第二代工业机器人：具有感受功能的工业机器人。包括具有光觉、视觉、触觉、声觉等。n 第三代工业机器人：指智能化的高级机器人。按坐标系统来分：n 直角坐标型：只具有移动关节。n 圆柱坐标型：具有一个转动关节、其余为移动关节的机器人。 n 球坐标型：具有两个转动关节、其余为移动关节的机器人。n 关节型：具有三个转动关节的机器人。按受控方式分：点位控制型、连续控制型按驱动方式分液压驱动、气压驱动、电气驱动等2.1 相关术语1、关节（Joint）：即运动副，允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构。2、连杆（Link）：机器人手臂上被相邻两关节分开的部分。3、刚度（Stiffness）：机身或臂部在外力作用下抵抗变形的能力。它是用外力和在外力作用方向上的变形量（位移）之比来度量。4、自由度（Degree of freedom） ：或者称坐标轴数，是指描述物体运动所需要的独立坐标数。手指的开、合，以及手指关节的自由度一般不包括在内。5、工作速度：指机器人在工作载荷下，匀速运动过程中，机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。6、 工作载荷：机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受的最大负载量（包括手部）。用质量、力矩、惯性矩来表示。7、定位精度（Positioning accuracy）：指机器人末端参考点实际到达的位置与所需要到达的理想位置之间的差距。8、重复性（Repeatability）或重复精度： 在相同的位置指令下，机器人若干次运动轨迹之间的误差度量，如果机器人重复执行某位置给定指令，他每次走过的距离并不相同，而是在某一平均值附近变化，该平均值代表精度，而变化的幅度代表重复精度。9、工作空间（Working space）：机器人手腕参考点或末端操作器安装点（不包括末端操作器）所能到达的所有空间区域，一般不包括末端操作器本身所能到达的区域。运动简图 球坐标式233常见的另两种手部u 电磁式吸盘u 气吸式吸盘机器人的工作原理机器人的工作原理是一个比较复杂的问题。简单地说，机器人的原理就是模仿人的各种肢体动作、思维方式和控制决策能力。从控制的角度，机器人可以通过如下四种方式来达到这一目标。 1、“示教再现”方式：它通过“示教盒”或人“手把手”两种方式教机械手如何动作，控制器将示教过程记忆下来，然后机器人就按照记忆周而复始地重复示教动作，如喷涂机器人。2、“可编程控制”方式：工作人员事先根据机器人的工作任务和运动轨迹编制控制程序，然后将控制程序输入给机器人的控制器，起动控制程序，机器人就按照程序所规定的动作一步一步地去完成，如果任务变更，只要修改或重新编写控制程序，非常灵活方便。大多数工业机器人都是按照前两种方式工作的。3、“遥控”方式：由人用有线或无线遥控器控制机器人在人难以到达或危险的场所完成某项任务。如防暴排险机器人、军用机器人、在有核辐射和化学污染环境工作的机器人等。4、“自主控制”方式：是机器人控制中最高级、最复杂的控制方式，它要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境和自主决策能力，也就是要具有人的某些智能行为。控制 ( Control ) 示教再现 即分为示教存储再现-操作四步进行。示教：方式有两种：(1) 直接示教手把手；(2) 间接示教示教盒控制。存储：保存示教信息。再现：根据需要，读出存储的示教信息向机器人发出重复动作的命令。位置控制1、点位控制PTP：只考虑起始点和目的点的位置，而不考虑两点之间的移动路径的控制方式，适用于上下料、点焊、搬运等；2、连续路径控制CP：不但要求机器人以一定的精度到达目标点，而且对其移动的轨迹形式有一定精度范围的要求。什么是控制简单地说，控制就是为了达到一定目的而实行的适当操作。超声波传感器主要用途：（1）实时地检测自身所处空间的位置，用以进行自定位；（2）实时地检测障碍物，为行动决策提供依据；（3）检测目标姿态以及进行简单形体的识别；（4）用于导航目标跟踪。气动马达的特点和应用n 工作安全，具有防爆性能，环境适应性强;n 可长期满载工作，而温升较小;n 功率范围及转速范围均较宽;n 具有较高的启动转矩，启动、停止迅速;n 结构简单，操纵方便，维修容易，成本低;n 但是，速度稳定性差。输出功率小，效率低，耗气量大，噪声大，容易产生振动;n 主要应用于矿山机械、专业性的机械制造、油田、化工、造纸、炼钢、船舶、航空、工程机械等行业。步进电动机的工作原理与特点原理：步进电机是利用电磁铁原理,将脉冲信号 转换成线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一小段距离。 特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。 (2)控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3)改变脉冲顺序，改变转动方向。 (4)角位移量或线位移量与电脉冲数成正比.步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。步进电机有如下特点：n 给步进脉冲电机就转，不给步进脉冲电机就不转；n 步进脉冲频率高，步进电机转得快；步进脉冲频率低，步进电机转得就慢；n 改变各相的通电方式（叫脉冲分配）可以改变步进电机的运行方式；n 改变通电顺序，可以控制步进电机的正、反转。产生步进脉冲的子程序。SUB： SETB P30 SETB P30 ；保证输出高电平的时间5s SETB P30 CLR P30 ；变为低电平 MOV R7，30H LOOP： NOP ；软件延时程序： NOP ；基本延时（10s时间常数） NOP DJNZ R7,LOOP RET时间常数事先可装入30H单元，改变30H单元的内容就可改变延时长短 P3.0输出脉冲波形为什么步进电机功率驱动电路采用光电隔离？ 步进电机功率驱动电路工作在较大脉冲电流状态，采用光电耦合器将单片机与步进电机隔离可以避免单片机与步进电机功率回路的共地干扰，此外，万一驱动电路发生故障。也不致让功放中较高的电压串入单片机而使其损坏。怎样用软件完成脉冲分配呢？ 所谓脉冲分配就是用软件改变P1口低三位的输出值，进而达到控制三相绕组的通电顺序和通电方式之目的。 在控制字间也应加入软件延时来保证一定的时间间隔。假定要求时间间隔为1ms，控制电机按三相三拍正转的程序是：ZHEN：MOV P1， 01H ；A相通电 ACALL D1MS MOV P1， 02H ；B相通电 ACALL D1MS MOV P1， 40H ；C相通电 ACALL D1MS RETD1MS： MOV R7， 64H ；延时1ms子程序D1MS1: NOP ；2s NOP ；2s NOP ；2s DJNZ R7，D1MSl ；4s RE