第02.12 1 机器人应用技术概论(2).ppt

机器人应用技术,大连职业技术学院董春ongclQQ：958385645实训楼414A,第一章机器人应用技术概论,1.1机器人的基本概念1.2机器人的组成原理1.3机器人应用技术,Compiledby:DongChunli,课前提问,简述机器人的定义。说明机器人的主要特性。机器人三原则对机器人做了哪些要求？近代机器人和现代机器人的典型产品。机器人的发展方向有哪些？,机器人的组成原理,按照机器人各个部件的作用，一个机器人系统一般由三部分、六个子系统组成这三部分是机械部分、传感部分、控制部分；六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、人机交互系统、机器人-环境交互系统、控制系统。,1.2.1机器人的组成,机械部分,（1）驱动系统要使机器人运行起来，需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置，这就是驱动系统。其作用是提供机器人各部位、各关节动作的原动力。根据驱动源的不同，驱动系统可分为电动、液压、气动三种，或者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，也可通过同步带、链条、齿轮、谐波传动装置等与机械系统间接相连。,机械部分,（2）机械结构系统机械结构系统又称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、关节或其他形式的运动副所组成。机械系统通常包括机座、立柱、腰关节、臂关节、腕关节和手爪等，构成一个多自由度的机械系统。工业机器人的机械结构系统由机身、手臂、末端执行器三大件组成。每一大件都有若干自由度，构成一个多自由度的机械系统。,机械部分,机械结构系统,传感部分,（1）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，用以获取内部和外部环境状态中有意义的信息。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水准。人类的感受系统对感知外部世界信息是极其灵巧的，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。,传感部分,（2）机器人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设备相互联系和协调的系统。工业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。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。,控制部分,（1）人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，例如，计算机的标准终端、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：指令给定装置信息显示装置。,控制部分,（2）控制系统控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号，支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。如果机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。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。根据控制运动的形式可分为点位控制和连续轨迹控制。,1.2.2机器人的工作原理,1机器人的系统结构一台通用的工业机器人，一般由3个相互关联的部分组成：机械手总成控制器示教系统。,1.2.2机器人的工作原理,1机器人的系统结构工业机器人一般由3个相互关联的部分组成：机械手总成控制器示教系统,1.2.2机器人的工作原理,2机器人的工作原理示教也称导引，即由用户导引机器人，一步步按实际任务操作一遍，机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作的位置、姿态、运动参数、工艺参数等，并自动生成一个连续执行全部操作的程序。完成示教后，只需给机器人一个启动命令，机器人将精确地按示教动作，一步步完成全部操作。这就是示教与再现。,1.2.2机器人的工作原理,2机器人的工作原理（1）机器人手臂的运动（2）机器人轨迹规划（3）机器人机械手的控制,1.3机器人应用技术,1.3.1机器人应用与外部的关系1.3.2机器人应用技术的现状,1.3.1机器人应用与外部的关系,1机器人应用涉及的领域。1）传感器技术得到与人类感觉机能相似的传感器技术；2）人工智能计算机科学得到与人类智能或控制机能相似能力的人工智能或计算机科学；3）假肢技术；4）工业机器人技术把人类作业技能具体化的工业机器人技术；5）移动机械技术实现动物行走机能的行走技术；6）生物功能以实现生物机能为目的的生物学技术。,1.3.1机器人应用与外部的关系,2.机器人应用研究的内容（1）空间机构学（2）机器人运动学（3）机器人静力学（4）机器人动力学（5）机器人控制技术（6）机器人传感器（7）机器人编程语言,1国际机器人应用技术的现状对全球机器人技术发展最有影响的国家是美国和日本。美国在机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，日本生产的机器人在数量、种类方面则居世界首位。许多大学开设了机器人课程，开展了机器人学的研究工作随着机器人学的发展，相关的国际学术交流活动也日渐增多,1.3.2机器人应用技术的现状,1国际机器人应用技术的现状世界上机器人总数最多的国家是日本，占世界总数的一半以上。其次是欧洲，约占20%，美国约占10%。在制造业中，汽车的焊接、机器加工、电子产品装配。,1.3.2机器人应用技术的现状,1国际机器人应用技术的现状全球工业机器人需求在2013年16.8万台北美和亚洲日益增长的自动化需求欧洲市场的复苏也刺激了对机器人需求。2013年北美机器人最大的应用市场汽车行业。非汽车市场的出货量猛增31%。生命科学、制药、生物医药、食品及消费品、塑料和橡胶行业中国已成为世界上增长最快的工业机器人市场2016年成为全球最大的机器人市场国内上市公司也在持续投入机器人产业机器人时代将很快来临，并将引领一场工业革命。,1.3.2机器人应用技术的现状,2我国机器人应用技术的现状（1）我国的机器人市场成为全球增长最快的市场。2010年14,980台，2011年22,577台，2012年26,902台，国内机器人销量复合增长率达到28%，同期世界机器人市场销量复合增长率为10%。2015年中国机器人市场需求总量将达3.5万台，占全球销量比重16.9%，成为世界规模最大的市场。,1.3.2机器人应用技术的现状,2我国机器人应用技术的现状（2）我国的机器人应用方式行业内企业分类为单元产品供应商和系统集成商两类。工业机器人的下游应用领域广泛，需求千差万别。机器人商业化的前提是产业化、规模化。单元产品供应商负责生产机器人本体，产品具有较高开放性、标准化程度高，可批量化生产。系统集成商则根据下游客户的需要，将单元产品组成可实现的生产系统，起着供需双方桥梁的作用。,1.3.2机器人应用技术的现状,2我国机器人应用技术的现状（2）我国的机器人应用方式行业内企业分类为单元产品供应商和系统集成商两类。工业机器人的下游应用领域广泛，需求千差万别。机器人商业化的前提是产业化、规模化。单元产品供应商负责生产机器人本体，产品具有较高开放性、标准化程度高，可批量化生产。系统集成商则根据下游客户的需要，将单元产品组成可实现的生产系统，起着供需双方桥梁的作用。,1.3.2机器人应用技术的现状,2我国机器人应用技术的现状（3）外国机器人公司的在国内应用国内机器人单元产品市场中，国外品牌销量占据前十位发那科、安川、库卡和ABB被称为行业四巨头2012年其销量总和达14,470台，占当年中国市场的53.8%。ABB全球机器人业务总部于2006年迁到上海2013年底，库卡在中国制造的首台机器人和控制柜下线川崎重工在中国投资近100亿日元建设工业机器人的生产工厂。日本安川电机也已在常州开办工业机器人工厂并已正式投产。,1.3.2机器人应用技术的现状,2我国机器人应用技术的现状（4）国内机器人公司的应用2012年本土品牌机器人销量仅为1,112台，占有4%。我国工业机器人企业主要有沈阳新松、广州数控、长沙长泰、安徽埃夫特深圳众为兴、昆山华恒、北京机械自动化所等,1.3.2机器人应用技术的现状,3工业机器人应用技术的现状（1）工业机器人50%以上用在汽车领域（2）焊接机器人在汽车制造业中发挥着不可替代的作用（3）移动机器人（AGV）将实在效益载入汽车制造业（4