机器人技术及其应用.ppt

第一部分的机器人配置和分类，大多数机器人有四个共同的主要部件。(1)机器部分的机器部分是由许多通过关节连接的机器连杆的集合而形成的开环运动学链。(2)驱动源是驱动各种机器部件产生运动的设备的部件，驱动源可以是气动、液压或电动、一、机器人的构成，3)一个或多个传感器将有关机器部件的内部信息和外部信息传递给机器人的控制器。(4)控制器控制器控制器通过获取的信息确定机器零件各部分的正确运行轨迹、速度、位置和外部环境，以确保机器零件各部分按预定时间开始和结束运动。第二，机器人分类，1 .按自动机控制分类，(1)非伺服自动机、(2)伺服控制自动机和非伺服自动机按预先编程的程序顺序工作，并使用限位开关、制动、闩锁板和排序器控制自动机的行为。伺服控制机器人是通过传感器获得的反馈信号与来自给定设备的合成信号进行比较后得到错误信号，并将其放大，使刺激机器人的驱动设备达到一定运动、规定位置或速度等的反馈控制系统。2 .按机器人结构坐标系特征分类，(1)笛卡尔坐标类型(2)柱坐标类型(3)极坐标类型(4)多关节类型，4坐标自动机的机构图，(1)笛卡尔坐标类型(2)柱坐标类型(3)极坐标类型(4)自由度，自由度表示描述物体运动所需的独立坐标数。2 .工作区，机器人的工作区表示除了手本身可以到达的区域外，机器人手臂或手安装点可以达到的所有空间区域。3 .工作速度、工作负载条件、固定速度运动期间机器介面中心或刀具中心点在单位时间内移动的距离或旋转的角度。4 .工作负载机器人在指定的效能范围内，机械介面所能承受的最大负载(包括手)。显示为质量、力矩和惯性矩。5.控制方法自动机用于控制轴、伺服或非伺服、连续轨迹或点到点运动。6.驱动转向节执行器的动力。7.精度、重复精度和分辨率精度、重复精度和分辨率用于定义机械手的定位功能。30公斤圆柱坐标工业机器人，用于搬运、检查、装配。该机器人的主要技术指标如下：自由度：共3个基本关节1，2，3个和2个可选关节4，5个；工作范围：见左图；关节移动范围和速度：位置错误重复：0.05毫米控制方法：5轴同时控制，点控制；轴承重量(最大伸长，最大速度):30千克驱动器：3个基本关节由交流伺服电动机驱动，使用增量角度位移检测装置。3节机器人的机械结构和动作，1，机器人机械结构的构成，1，手结构2，手腕结构3，手臂结构4，机身结构2，机器人机构的动作1。手臂和本体的运动(1)垂直移动表示机器人手臂的上下移动。该运动通常由液压缸机构或其他垂直升降机构实现，或者通过调整整个机器人机身垂直安装的位置来实现(2)径向移动是手臂的伸缩运动。机器人手臂的弹性改变了手臂的工作长度。在圆柱坐标结构中，手臂的最大工作长度决定了可以到达末端的圆柱曲面的直径。(3)旋转运动是指机器人绕垂直轴的旋转。这种运动决定了机器人手臂可以到达的角度位置。2 .腕部的运动(1)旋转腕部以围绕手臂的轴旋转腕部。有些机器人限制手腕旋转角度小于360度。另一个机器人仅受控制电缆缠绕数的限制，可以绕手腕几圈。(2)手腕弯曲是指手腕上下摆动，这种动作也称为俯仰。(3)腕侧摆手指表示机器人手腕的水平摆动。腕部的旋转和俯仰运动相结合，可以构成横向摆运动。通常，机器人的侧摆运动由单独的关节提供。第三，机身和手臂机构，常用的机身结构如下。(1)再次提起机身结构；(2)俯仰机身结构；(3)直机身结构；(4)人类机器人机身结构。机身是直接连接、支撑和传递手臂和行走机构的零件。2.手臂结构手臂部件(以下简称手臂)是机器人的主要执行部件，它支撑手腕和手，驱动它们在空间中运动。手臂行为和位置、驱动器、驱动器和指南：(1)伸缩臀部结构；(2)转动伸缩臀部结构。(3)屈曲和伸肌臂结构和；(4)其他特殊机械传动臀部结构。3.机身和手臂的组成型机身和手臂的组成形式基本上反映了机器人的整体布局。(1)梁，单臂悬挂，(2)柱，单臂双臂，(3)底座，单臂旋转多臂旋转，4)折弯，平整折弯空间折弯，4，手腕结构，手腕是连接手臂和手的结构部件，主要作用是手的大多数情况下，将腕部结构的驱动部分放置在手臂上。确定手的工作方向通常需要三个自由度：(1)臂旋转：绕臂轴旋转。(2)旋转手：沿自己的轴旋转手。(3)腕部摆动：相对于手臂摆动手。手腕结构多为三种旋转方法的组合，可以采取多种形式，一般的手腕组合方法，手臂旋转，手腕摆动，手旋转结构手臂旋转，双手腕摆动，手旋转结构，5，手机制，机器人的手是最重要的执行机制，在功能和形态方面可以分为工业机器人的手和人形机器人的手。工业机器人的一般手握原理可分为：(1)夹紧类(2)吸附类1。夹紧类、夹紧类型、手指1传动2传动3支架4，1)手指、指尖形状、v型指平面、尖端特殊手指、参考面样式取决于工件形状、大小和夹紧部分，材料柔软、表面特性等。手指的手指有三种形式：柔软的手指、牙齿表面和灵活的手指。对于夹具手，手指材料可以在普通碳钢和合金结构钢之间选择。为了使手指长时间结实，手指可以镶嵌硬质合金。高温操作手指，耐热钢可选；在腐蚀性气体环境下工作的手指可以镀铬或搪瓷，也可以选择腐蚀性FRP或聚四氟乙烯(PTFE)。手指材料，2)手的变速机构转换驱动器，楔形杠杆滑动槽拉杆转换，双支承连杆杆机架齿轮杆，转换驱动器，转换驱动器，4杆机构转换手直线转换手结构，(2)用手指抓住工件，而不固定挂钩手夹紧力。无驱动装置，有驱动，(3)弹簧式手弹簧力夹紧操作的弹簧式手，不需要特殊驱动装置的手，结构简单，适合夹紧轻工件。弹簧手，2 .吸附式手吸附式。不同吸附力对不同气体的吸附和磁吸附。吸附式手很好地适应大、易碎、小的物体，所以使用面也更大。(1)进气手是工业机器人中常用工件的吸气装置。由吸盘、吸盘框架和进气排气系统组成，进气手利用进气杯压力和大气压力之间的压力差工作。根据制造压力差的方法，可分为实际进气、气流负压进气、挤压排气负压进气三种。，真正的进气手气流负压吸附手挤压排气手，进气手，进气手具有结构简单、重量轻、使用方便、可靠性等优点。广泛应用于非金属材料或残留磁性材料的吸附。进气式手的另一个特点是工件表面没有损伤，被吸进的工件的预定位置精度不高。但是工件与吸盘接触的部分要柔软、干净、被吸入的工件的材料必须密度高，不通过空气。(2)磁吸手广泛应用于利用永磁或电磁铁供电时产生的磁力吸附材料工件。磁吸手不损害吸入表面的质量。磁吸收式手比空气吸收式手具有较大的单位面积吸力，对工件表面光洁度及通孔、沟槽等没有特殊要求，因此具有优越性。磁吸手的缺点是在捡取的工件上有剩余的磁力，吸附头上经常吸附铁屑等磁屑，影响正常运行。因此，对不允许残留磁力的零件，应禁止使用。对于钢铁等材料产品，如果温度超过723 ，磁性会丢失，高温下不能使用吸磁式手。磁手可以根据磁力源分为永磁手和电磁铁手。电磁铁手可以根据功率分为交流电磁铁和直流电磁铁手。3.人形机器人手目前大部分工业机器人的手只有两个手指，手指一般没有关节。因此，捡料不能适应物体的形状变化，物体表面不能承受相对均匀的夹紧力，因此不能满足复杂形状或材料对其他物体的控制和操作的实现。为了提高机器人的手和手腕的操作能力、敏捷性、快速反应能力，使机器人能够像手一样进行各种复杂的工作，必须有灵活多样的动作的灵巧，即模仿手。仿人、多关节灵活手三指智能手四指智能手、六、行走机构行走机构由驱动器、变速器、位置检测元件、传感器、电缆和管道组成。支撑机器人的身体、胳膊、手的同时，根据工作任务，还会在更大的空间引导机器人的运动。一般来说，步行机器人的步行机制适用于：(1)车轮步行机制(2)履带式步行机制(3)和脚步行机制、蠕动步行机制、混合步行机制、蛇步行机制等多种特殊情况。1.轮式行走机制轮式行走机器人是机器人中最常用的一种机器人，在相对平坦的土地上以轮式移动方式行走相当优秀。(1)车轮的形态车轮的形状或结构形式取决于地面的性质和车辆的承载能力。充气球轮半球形车轮传统车轮(用于沙丘地形) (用于平坦刚性路面) (用于梯子和水田向上)、(2)车轮配置和转向机构、(2)后轮独立驱动前轮驱动和转向后轮差动前轮转向、后轮分散驱动四轮同步转向机构、三轮驱动，三个小轮式上下轮机构，多节轮结构，2。履带式行走机制履带行走机制适合未加工的自然道路行走，是轮式行走机制的扩展，轨道本身起着在车轮上铺设连续道路的作用。履带式行走机构与轮式行走机构相比具有以下特点：(1)支撑面积大，接地比压小。适合在柔软或泥泞的地方工作，陷阱小，滚动阻力小。(2)越野移动、攀登、横坡等性能，有轮式行走机构(3)轨道支撑表面有齿，不易滑动，牵引附着性能好，适合大幅度发挥牵引力；(4)结构复杂，重量大，运动惯性大，减振功能下降，零件容易损坏。，(1)履带行走机构的构造、轨道、驱动链轮滚轮张紧器、形状1:驱动轮和导向轮用作支撑轮，以扩大支撑地面并提高稳定性。在这种情况下，驱动轮和导向轮比地面稍高。形状2:没有支撑轮的驱动轮和导向轮安装在比地面高的位置，并且建议链提前期角度达到50度，通过障碍物，减少因土壤夹紧引起的磨损和破损，从而提高驱动轮和导向轮的寿命。一个形状，(2)轨道漫游机制形状，(3)独特的轨道漫游机制1)形状可变轨迹漫游机制，形状可变轨迹漫游机制，2)位置可变轨迹漫游机制，可变轨迹移动机制，3。脚部步行机制脚部步行对粗糙道路的适应能力很强，脚部运动方式的跳板是分散点，可以在可到达的地面上选择最佳支撑点，轮式履带行走工具几乎要面对最坏地形的每一点；此外，脚的运动方式具有主动隔振功能，虽然地面不平，但机身的运动可以相当稳定。行走在不平的地面和松软的地面上，运动速度更快，能量消耗更少。(1)脚数，单脚跳跃机器人双足步行机器人三足步行机器人六足步行机器人，对步行能力的不同评价，(2)脚组成，前对称分布前后对称分布，脚的主平面布局，哺乳动物爬行动物昆虫形状，脚形状，液压驱动机器人的驱动系统由液压驱动，具有以下几个优点：1)液压容易达到高单位面积压力(通常为25 63kg/cm2)，体积小，可以获得更大的推力或扭矩；2)液压系统介质的压缩性小、稳定、位置精度高。3)液压传动、力、速度和方向更容易自动控制。(4)液压系统可以使用油作为介质，通过防锈和自润滑性能提高机器效率，提供较长的寿命。液压传动系统的缺点是1)油粘度会随着温度的变化影响工作性能，高温会引起燃烧爆炸和其他危险；2)液体泄漏难以克服，液压元件的准确度和质量必须高，因此成本高。3)需要相应的供油系统。特别是电液伺服系统需要严格的滤油装置，否则会发生故障。液压驱动器输出较大，可配置伺服机构，常用于大型机器人关节驱动。2 .气压驱动器的特点是与液压相比，1)压缩空气的粘度小，容易达到高速(1m/s)。2)利用工厂集中空气压缩机站空气供应，无需添加电力设备；3)空气介质没有环境污染，使用安全，可以直接应用于高温作业。4)气动元件工作压力低，因此制造要求也低于液压元件。1)压缩空气的一般压力为4 6kg/cm2，要获得更大的输出，结构必须相对较大。(2)空气压缩性大，工作稳定性差，速度控制困难，难以实现精确的位置控制；(3)压缩空气的除水问题是一个很重要的问题，处理不当会导致钢铁零件矿泉水，机器人失败。排气还会引起噪音污染。气动驱动器主要用于开关控制和顺序控制的机器人。3 .马达驱动马达驱动可分为一般交流马达驱动、交流、直流伺服马达驱动和步进马达驱动。一般AC/DC马达驱动减速装置，输出扭矩大，但控制效能低，惯性大，适用于中型或重型机械人。伺服电动机和步进电动机输出扭矩相对较小，控制性能好，能准确控制适合中小型机器人的速度和位置。Ac/DC伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机主要用于开环控制系统，在速度和位置精度不高的情况下主要使用。功率小于1千瓦的机器人大部分是由电动机驱动的。马达使用简便，材料性能提高后，马达性能也逐渐提高。因此，总的来说，目前机器人关节驱动正在逐渐被电式代替。驱动模式的特点，其次，驱动机构控制机制分为旋转控制方法和直线控制方法。1 .直线驱动机构机器人中使用的直线驱动包括直角坐标结构的x，y，z方向驱动，圆柱坐标结构的径向驱动和垂直提升驱动，球形坐标结构的径向伸缩驱动。您可以直接在圆柱体或液压