机器人机构学-绪论课件VIP

自我介绍,名字：褚金奎主要学术经历：2002.5-至今:大连理工大学机械工程学院教授、博士生导师2001.10-2002.4:日本国东北大学工学部机械智能工学科客座教授1998.7-2002.10：西安理工大学、机械与精密仪器学院机械学专业教授、博士生导师1997.5-1998.6:西安理工大学、机械与精密仪器学院机械学专业教授1996.10-1997.4:日本国山形大学机械工学部机械系统工学科研究员1996.7-1996.10:日本国近畿大学理工学部机械工学科高级访问学者1989.4-1992.10：在北京航空航天大学机器人研究所攻读博士学位主要研究方向：机构学，机器人，实体造型与运动方针，MEMS,主要学术成果,科研成果及所受奖励:2015入选大连市科技领军人才2105国家技术发明二等奖2004教育部新世纪优秀人才支持项目获得者2003入选辽宁省千百万人才工程1995年评为机械工业部部级优秀青年科技专家，1996年项目机构结构的拓扑特征、尺度特征及动力学模型的研究获得教育部科技进步（甲类）二等奖1997年评为机械工业部部级学术骨干1999年项目以序单开链为基本单元的机械系统新理论研究获得教育部科技进步（甲类）二等奖2000年项目齿轮连杆机构结构及运动学的基本理论及新方法的研究获得山东省科技进步奖三等奖,发表论文,共发表论文一百伍拾篇，其中主要的论文有：（1）用快速傅立叶变换进行再现平面四杆机构连杆曲线的综合,机械工程学报,1993年第五期，被苏联机械制造材料与机械零件文献收录。（2）IdentificationofIsomorphismAmongKinematicChainsandInversionsUsingLinksAdjacentChainTable,MechanismandMachineTheory,No.1,1994，被“SCI”收录（3）SystemicsofAssurGroupswithmultiplejoints,MechanismandMachineTheory，No.8,1998，被SCI收录同时也被被EI收录。（4）StructuralanalysisofsynthesisofAssurGroupswithmultiplejoints,机械工程学报英文版,No.1,1992，（5）齿轮连杆机构类型综合的研究，机械工程学报,No.3，1996（6）带有预定时标平面四杆刚体导引机构尺度综合的研究,机械工程学报，No.5，1999（7）四杆机构轨迹特性与机构尺寸型关系研究，中国科学E辑中文版,2004,34卷第7期，p1-9.（8）StudyofRelationshipbetweenCouplerCurvePropertiesof4-barLinkagesandItsDimensionalTypes,SCIENCEINCHINA（SeriesE）,2004,47(4),发表论文,(9）Stephenson六杆机构可动性研究，机械工程学报，No.11,2004(10）电热驱动镍微夹钳的设计及制作，机械工程学报，No.5,2007(11)RapidNonlinearAnalysisforElectrothermalMicrogripperUsingReducedOrderModelBasedonKrylovSubspace，InternationalJournalofNonlinearSciencesandNumericalSimulation,Vol.9,No.4,2008,P333-338，期刊影响因子:5.099(12)FourierMethodtoFunctionSynthesisofRCCCMechanism，ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,PartC,JournalofMechanicalEngineeringScience，Vol.222，2008，DOI:10.1243/09544062JMES1091，期刊影响因子：0.329(13)Constructionandperformancetestofanovelpolarizationsensorfornavigation，Sensors基于微观显微观察的机器人（纳米操作、细胞操作、手术机器人等）程序机器人：按预定的程序进行工作（上、下料机器人）,2.3机器人的种类（续）,示教再现机器人：示教再现同盒式录放机一样，把轨迹、动作进行示教再现。数值控制机器人：用计算机控制机器人的动作，轨迹规划是基于计算而非示教。,2.3机器人的种类（续）,智能机器人：不仅可以完成预定的工作，还可以根据工作的状况进行相应的动作。通常情况下，机器人的信息控制方式都不是一种，混合控制的情况比较普遍。（火星探险车）,机器人产品,安川机器人,Scalar机器人,国产机器人,火星探索机器人,玩具机器人图片,玩具机器人图片,玩具机器人,智能机器人图片,宇航和军用机器人,机器人士兵,勇气号火星机器人模型,中国研制的智能机器人,BHR-01仿人形机器人（2002年）,自由度33腿部6x2=12手臂6x2=12手2x2=4头3体重75公斤身高：1.6米,美女机器人（2006年，中国科学院北京自动化研究院）,身高厘米体重公斤身着红色婚纱。“她”的面部由玻璃钢材料制成，嘴和眉毛是画上去的，眼睛可以转动还可以跟人配合跳交谊舞。如果被人夸奖：“你真漂亮。”“她”会“微笑”,国外的仿真机器人,家政机器人,沈阳自动化所具备2岁儿童智商它能陪您说话、能帮您检查室内空气质量、能诊病还能分析股票,日本松下按计划以后还将继续推出能够布置餐桌和洗碗的家政机器人,日本东京大学给客人倒饮料,机器人鱼,PAINTROBOTS,涂胶机器人,助残机器人,并联机器人,生物及微机器人,微纳米机器人,单细胞机器人仿生微机器人,机器人系统硬件的构成,机器人机构学的主要研究内容,机器人结构组成学机器人运动学机器人动力学机器人控制理论传感器与信息传输和处理,3.现代机械系统,3.1基本构成,机构设计创新设计的过程,3.2机械系统创新设计过程,(1)创新设计过程的基本模式,任务空间,解空间,解优选,(2)创新设计的主要层次：,拓扑创新设计,参数创新设计,控制创新设计,3.3现代机械系统的主要特点,传统机械系统向主动控制、信息化、智能化、网络化发展：,机构创新是机械产品创新的核心，而机构拓扑创新对产品创新起着决定作用；由子系统之间的相互联系、制约与协调，确定子系统之间的相应特性；,4.现代机构学,4.1现代机构系统的主要特点,4.2现代机构学的任务,最重要任务是发明新机构，应为发明机构提供系统的理论与有效的实用方法。,4.3现代机构学理论的基本问题,结构类（非数值类）非线性问题机构拓扑结构设计参数类（数值类）非线性问题非线性代数方程机构运动学设计非线性微分方程机构动力学设计,4.4拓扑结构学基本理论,拓扑结构设计的基本类型,(1)机构集成创新：通过对已知基本机构（元机构）及其功能（元功能）进行重组，以实现较复杂机构系统的整体功能与原理创新。已知元机构及其元功能是集成创新知识库的基础之一。(2)机构原始创新发明具有特定功能的新基本机构，可直接开发为新型产品，或作为机构集成创新的新元机构。,4.5现代机构学的主要特点,研究对象为现代机构现代机械系统的子系统（骨架与执行器）。机构学内容涉及机械、驱动、控制、信息等多学科的交叉与融合。机构拓扑结构学、运动学与动力学统一建模，创建三者融为一体且涉及驱动与控制技术的系统理论与方法，为创新设计方法提供理论基础。与计算机技术很好结合，以提供创新设计的实用软件。与其它学科协调发展，甚至拓宽、发展相关的数学、力学方法，沟通与其它学科（如结构分子生物学、分子工程学等）的内在联系等。,展望,多学科技术(机构、驱动、控制、信息、MEMS、传感、计算机等)的交叉与融合发展。多学科理论(机构、数学、力学、微电子学、结构生物学与分子工程学)的协调发展，甚至在更高层次上(如拓扑结构层次)的一致性。,总之，以发明新机构为最重要任务的现代机构学，通过一两代我国学者群体的努力，能形成属于我国原创的现代机构学的新学派，建立起有中国特色的现代机械系统设计原创理论与方法体系，在我国经济建设、国防建设和社会发展中发挥重要作用，并为世界机械学的发展作出应有的贡献。,本书的主要研究内容,本书的主要目的就是介绍一中的机构结构设计的系统理论和方法因此在第一章中重要介绍了几个概念机构的结构单元类型机构及单元的拓扑结构及数学表示机构及单元的基本功能及数学表示机构与单元的拓扑结构关系，建立机构与单元之间的内在联系给出基于上述理论的机构类型综合方法。第二章串联机构的结构类型综合（结构的数学描述、输出的特征矩阵）第三章介绍单回路机构的结构类型综合（单回路机构的分类、数学描述第四章并联机构的结