清华课件01张文增讲义机器人技术

1、文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持机器人技术张文增编，机器人学是关于设计、制造和应用机器人的一门正在发展中的新兴学科。机器人技术涉及机构学、控制理论和技术、计算机、传感技术、人工智能、仿生学等诸领域，是一门多学科的综合性高技术，是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域，机器人的应用情况也标志着一个国家制造业及其工业自动化的水平。1.1 机器人概述1.2 机器人的由来虽然说机器人是近代这几十年才迅速发展起来的，但是关于机器人的描述在古代就已经有了。早在中国古代就有关于机器人的描述：崂山道士；故事人物“木刻钟馗，能左手扼鼠，右手持铁简毙之，身高三尺，动作灵巧；少林铜人；

2、科学家沈括“梦溪笔谈”书中，记载的“自动木人抓老鼠”。同样的在外国古代也有对机器人的描述：公元前3世纪古希腊神话中的科幻人物“太罗斯”为一个国王的卫士，青铜的身体、盔甲装备、刀枪不入、力大无比、巡逻于克里特岛上、能扔石沉船、能灼热自身、烧杀来犯之敌。而Robot这个词却是到了近代才产生的：Robot源于捷克作家卡雷尔查培克（KarelCaPek18901958）在1920年写的罗莎姆万能机器人RossumUniversalRobot剧本中的主人公的名字Robota（奴隶）。之后它就被用来描写机器，“有劳动力、没有思维、外形似人、被用来替人做劳力劳动和日常杂活的奴隶。”1950年美国作家I.阿西

3、莫夫提出了“机器人三原则”：（1）机器人不可伤人；（2）在不违反第一条的前提下，机器人必须服从人的命令；（3）在不违反前两条的前提下，机器人可维护自身不受伤害。在50年代初由MIT发展的数控技术CNC为机器人的出现准备了控制方面的基础。美国是工业机器人的诞生地，1954年，美国GeorgeC.Devol申请了发明专利：可编程序关节型搬运装置。1959年，GeorgeC.Devol和，生产出了第一台工业机器人Unimate，如图1所示。与自动机床的不同之处在于它可以通过重复编程来完成不同的作业，可以被教会作某些工作，然后自动完成。图1Unimate机器人正在生产线上工作1963年，美国AMF公司

4、生产出商用机器人Versatran。1968年，日本川崎重工从美国引进Unimate机器人。1978年，第一台PUMAJL器人在GMK入使用。1979年，Unimation公司推出了一种多关节、全电动驱动、多CPU二级控制PUM刖器人。19701980年，美国机器人占有量增加了20倍以上；日本机器人产量增加25倍；前苏联的机器人1985年比1980年增加了9倍。1981年，日本机器人占有量为全世界的57.5，因此被誉为“机器人王国”；同时全世界机器人总数已达到57万台，形成了一个机器人产业。到1999年，全世界机器人总数已达100万台。从机器人诞生到上世纪80年代初，机器人技术经历了一个长期缓

5、慢的发展过程。到了上世纪90年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。工业机器人是现代制造业的基础设备，它属于自动化制造系统的物理层次。机器人的过去、现在和未来都与制造业的发展密切相关。以1993年日本工业机器人按行业分布的统计资料为例，用于制造业的机器人占全日本机器人总数的96，根据国际机器人联合会（IFR）的报告资料，日本机器人密度最高，1997年在制造业中每万名工人占有机器人的数量为277台，1997年日本新装机器人台数为42696台，1997年未现役工业机器人的台数未412961台，汽车工业、机电工业是机器人的重要用户，焊接是机器人的最大应用领

6、域。机器人作为高技术的一个重要分支，已引起世人关注，1997年世界机器人销售额已达48亿美元。我国经济持续快速发展和制造业巨大市场为机器人在我国的发展提供了广阔的空间，机器人的发展特别与汽车制造业、电子制造业密切相关。机器人技术的发展能促使我国大中型企业实现高新技术的产业化和传统工业的高新化，提高了企业的市场竞争力。显然，机器人技术也是先进制造技术中一个重要单元技术，其作用及重要性表现在以下几个方面:面向先进制造中柔性装配的机器人及系统、机器人加工系统及其设备、机器人化机器、特种环境下作业机器人等，工业机器人已广泛应用于喷漆、焊接、冲压、压铸、上下料、搬运、装配加工自动化中。1.3 机器人定义

7、关于机器人的定义有很多种。英国机器人协会的机器人定义：“一种可重复编程的装置，用以加工和搬运零件、工具、特殊的加工器具，通过可变的程序流程以完成特定的加工任务”美国机器人学会的机器人定义：“一种可编程的、多功能操作手，用以搬运材料、零件、工具或专用设备。通过可变的程序流程，以完成多样化的作业任务”美国国家标准局的机器人定义：“一种可编程的在自动控制下完成某些加工任务或动作的机械装置”日本工业标准的机器人定义：“机器人是一种机械装置，在自动控制下，能够编程完成某些现作或者动作功能”联合国标准化组织的机器人定义：“一种可重复编程的多功能操作手，用以搬运材料、零件、工具或者是一种为了完成不同探作任务

8、，可以有多种程序流程的专门系统”以上的定义虽然从字面上看起来相差较大，但是所描述的机器人都具有三个共同点：1机械装置。可以完成多种操作和动作功能，必须具有通用性2可重复编程。具有多种多样程序流程，提供人/机对话功能能，有柔软性3包含一个自控系统。可以在无人参与下，完成操作作业和动作功能综合各国对工业机器人的定义，其在“可编程”“计算机控制”和“机械装置”三方面的共同点是：工业机器人是在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，能搬运材料、工件和操持工具，用以完成各种作业。且这种操作机可以固定在一个地方，也可以在往复运动的小车上。可以通俗地理解为“机器

9、人是技术系统地一个类别，它能以其动作复现人的动作和职能，它与传统的自动机的区别在于有更大的万能性和多目的的用途，可以反复调整，以执行不同的功能。”这一概念反映了人类研究机器人的最终目的是为了创造一种能够综合人的所有动作和智能特征，延伸人的活动范围，使其具有通用性、柔韧和灵活性的自动机械。工业机器人已经成为FMSCMIS等自动化制造系统中的重要设备。1.4 机器人的组成一个机器人系统一般由执行机构（机械手）、控制器、环境等组成，如图2、3所示。（ 1）执行机构机器人一般是一台机械手，是由若干（旋转的或棱柱的）关节连接在一起的刚体（连杆）链。多数机械手是具有六个自由度的关节式机械结构。其中三个自由

10、度用来引导末端执行机器到所需位置，另外三个自由度用来确定末端执行装置的方向。机械臂的末端根据需要可以安装末端夹持器、喷枪、焊枪、吸盘、扳手等工具。机器人的主要规格参数有：自由度个数（DOF,Degreeoffreedom）、工作空间（workspace）、负载（payload）、精度（precision）、重复性（repeatability）。图2机器人系统的基本结构1机械手；2控制器；3编程盒；4变位机；5线缆图3典型工业机器人系统组成（ 2）控制器控制器是机器人系统的指挥中枢，它接受来自传感器的信号，对其进行数据处理，并按照预存的信息、机器人的状态及环境情况等，产生控制信号去驱动机器人执行

11、机构的各个关节，以完成特定的动作。机器人工作部分的运动和动作是由控制部分所编的程序来决定的。由于是程序控制的，所以能够方便、容易地改变工作方式和任务。因此，机器人是一种具有“柔性”的机器。（ 3）环境环境是指机器人在执行任务时所能达到的几何空间。在工作环境中，机器人会得到为完成任务所需的支持，如自动生产线会为生产线上的机器人运送工件材料等；同时，机器人必须避免与工作环境中的障碍发生碰撞，并妥善处理好环境中发生的各种可能的事件。在运动的空间里机器人要设计好合理的运动路线等，环境信息一般为已知的，这时称为结构环境；但在许多情况下，环境具有未知的和不确定性质，这时就称为非结构环境。机器人具有与人类似

12、地功能，如行走、抓拿等，高级机器人还具有智能行为，能够进行逻辑推理、判断与决策。更具机器人地不同用途，可以将机器人分为工业机器人、服务机器人、水下机器人、空间机器人等多种类型。1.5 机器人的分类机器人的分类如图4所示。图4机器人分类除此外，还有以下的分类方法：（ 1）按自动化功能层次分类专用机器人：以固定程序在固定地点工作的机器人，其动作少，工作对象专一，结构简单，造价低，适用于在大量生产系统中工作。通用机器人：具有独立的控制系统，动作灵活多样，通过改变控制程序能完成多种作业的机器人。它的工作范围大，定位精度高，通用性能强，但结构复杂，适用于柔性制造系统中。示教再现机器人：这是具有记忆功能、

13、能完成复杂动作的机器人，它在由人示教操作后，能按示教的顺序、位置、条件与其它信息反复重现示教作业。智能机器人：具有各种感觉功能和识别功能，能作出决策自动进行反馈纠正的机器人，它采用计算机控制，依赖于识别、学习、推理和适应环境等智能，决定其动作或作业。3文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持 .文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持 .（ 2）按控制方式分类固定程序控制机器人：采用固定程序的继电器控制器或固定逻辑控制器组成控制系统，按预先设定的顺序、条件和位置，逐次执行各阶段的动作，但不能用编程的方法改变已设定的信息。可编程序控制机器人：可利用

14、编程方法改变机器人的动作顺序和位置，控制系统具有程序选择环节来调用存储系统中相应的程序，适用于比较复杂的工作场合，并能随着工作对象的不同需要在较大范围内调整机器人的动作，可以实现点位控制和连续轨迹控制。（ 3）按驱动方式分类气压传动机器人、电气传动机器人、液压传动机器人以及复合传动机器人。（ 4）按应用场合分类工业机器人、特种机器人、娱乐机器人等。近几年来，人类的活动领域不断扩大，机器人的应用也从制造业领域到非制造领域发展。向海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、服务娱乐等行业都提出了自动化和机器人化的要求。这些行业与制造业相比其主要特点就是工作环境的非结构化和不确定性，因而对机器人的

15、要求将会更高，需要机器人具有行走功能、对外感知能力以及局部的自主规划能力等，是机器人技术的一个重要发展方向。可以预见，在21世纪各种先进的机器人系统将会进入人类生活的各个领域，成为人类良好的助手和亲密的伙伴。下面对几种典型机器人进行简要介绍。1）工业机器人早期的机器人以工业应用为主，称为工业机器人，主要包括用于搬运、喷漆、弧焊和点焊工作。如图5所示。2）移动机器人上世纪80年代以来，逐渐开发出来形形色色的各类特种机器人，如移动机器人，如图6所示。3）智能机器人从20世纪70年代开始的智能机器人的开发，经过一段暂时的沉寂之后，向技术分化与实用化两个方向各自发展。智能机器人系统是由指令解释、环境认

16、识、作业计划、作业方法决定、作于程序生成与实施、知识库等环节及外部各种传感器和接口等组成。智能机器人分为适应控制机器人和学习控制机器人。适应控制机器人具有适应控制功能，即当环境变化时，控制作用也跟着变化，从而使得机器人能适应环境得变化而完成任务。学习控制机器人则是能对环境的未知特征所固有的信息进行学习，并将学习得到的信息用来进行控制的功能。近年来，已研制出一批具有一定感知能力的机器人以及少数具有环境进行“对话”能力的交互式机器人。在机器人视觉方面，已具有接近人眼的部分能力，能够从不同的陈列物中挑选出有关形状、尺寸、颜色的零件，能够对被识别的物体的一小段进行高分辨率的或展宽的观测。具有视觉、触觉

17、和力觉的机器人已被成功应用于自动操作、自动装配和产品检测，甚至能够进行手表零件的装配和集成电路的生产。对行走机器人的研究取得一些成果，这种机器人能够模仿人用两条腿走路，具有在凹凸不平的地面上行走和上下台阶的能力。智能机器人已在自主系统和柔性加工系统中得到日益广泛的应用。自主机器人能够设定自己的目标，规划并执行自己的动作，使自己不断适应还进的变化。4）拟人机器人拟人机器人技术属于智能机器人技术的高级阶段，所开发的拟人机器人应具备仿人外形，能够模仿人的一些基本动作，具备基本的感知外部环境的能力，如视觉、听觉等。1996年日本本田公司研究开发出拟人机器人P2。机器人与外界无直接电缆连接,是世界上第一

18、台真正意义上的拟人机器人，具有人的外形，能够实现双足步行，具有双臂，能够在遥控下抓取简单物体和操作简单工具（如拧扳手）。在P2之后，本田公司又相继研制了拟人机器人P3和ASIMO。2002年，我国北京理工大学自主研发的拟人机器人“汇童”，高1.6m，重63kg，具有视觉、力觉、语音对话等功能，能前进、后退、侧行、转弯、上下台阶的运动，并能做太极拳、刀术等表演。如图5所示。（a）用于弧焊的工业机器人（b）用于点焊的工业机器人图5工业机器人（a）军用移动机器人（b）船舶焊接用移动机器人图6移动机器人图5拟人机器人P2、P3、ASIMO和汇童5）医用机器人医用机器人的主要研究内容包括医疗外科手术的规

19、划与仿真、机器人辅助外科手术、最小损伤外科、临场感外科手术等。美国已开展临场感外科手术的研究，用于战场模拟，手术培训，解剖教学等。6）地下机器人地下机器人主要包括采掘机器人和地下管道检修机器人两类。主要研究内容为：机械结构、行走系统、传感器及定位系统、控制系统、通信及遥控技术。目前，日、美、德等发达国家已研制出了地下管道和石油、天然气等大型管道检修用德机器人，各种采掘机器人及自动化系统正在研制中。7）水下机器人美国的AUSS俄罗斯的MT-88、法国的EPAVLAR第水下机器人已用于海洋石油开发、海底勘查、救捞作业、管道敷设和检查、电缆铺设和维护以及大坝检查等方面，形成了有缆水下机器人（Remo

20、teOperatedVehicle）和无缆水下机器人（AutonomousUnderWaterVehicle）两大类。8）空间机器人空间机器人一直是先进机器人的重要研究领域。目前，美、俄、加拿大等国已研制出各自的空间机器人。如美国NASA的空间机器人Sojanor等。Sojanor是一辆自主移动车，重量为11.5kg，有6各轮子，它在火星上的成功应用引起了全球的关注。1.5机器人技术的研究热点及发展趋势目前，国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下10个方面：（ 1）工业机器人操作机结构的优化设计技术。探索新的高强度轻质材料，

21、进一步提高负载/自重比。同时机构向着模块化、可重构方向发展。（ 2）机器人控制技术。重点研究开放式模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络形式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。（ 3）多传感系统。为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究关键在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情况下的多传感器的融合算法。另一问题就是传感系统的实用化。（ 4）机器人的结构灵巧，控制系统越来越小，二者正朝着一体化

22、的方向发展。（ 5）机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术，多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有延时的情况下，建立预先显示进行遥5文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持控等。（ 6）虚拟机器人技术。基于多传感器、多媒体和虚拟现实及临场感技术，实现机器人的虚拟遥控操作和人机交互。（ 7）多智能体（Multi-Agent）控制技术。这是目前机器人研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制方面进行研

23、究（ 8）微型和微小机器人技术。这是机器人研究的一个崭新领域和重点发展方向。过去的研究在该领域几乎是一片空白，因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的一场革命，并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响。（ 9）软机器人技术（Softrobotics）主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场所。传统机器人设计为考虑与人紧密共处，因此其结构多为金属或硬性材料，软机器人技术要求其结构，控制方式和所用传感系统在机器人意外地与人碰撞时是安全地，机器对人是友好地。（ 10）仿人和仿生技术。这是机器人技术发展的最高境界，目前仅在某些方面进行一些基础的研究。特别值得提到的是视觉传感与控制技术的发展。机器人

24、的工作要能适应环境的变化，必须能够识别自身所处的环境。在这方面，视觉认知能力尤为重要，这也是智能机器人的关键技术。机器人视觉赋予机器人以视觉功能，称为计算机视觉或机器视觉。由机器来感觉环境并执行要完成的任务，具有明显的优越性，并获得多方面的应用。例如在空间探索、医用X射线自动识别、地球资源遥感监视和各种军事应用等。在工业中，机器人视觉可用于零件的识别、分类、装配、检测、分级、焊缝跟踪以及加工有害材料等。机器人的视觉系统的组成取决于机器人的具体应用领域，一个比较完整的机器人视觉系统分为五个子系统：照明和光学系统、图像输入、图像处理、图像输出以及图像储存系统。1）照明和光学系统在照明光源、照明方法

25、、透镜、滤光镜等方面有多种类型可以使用。照明光源可以用钨丝灯、荧光灯、水银灯、激光灯等。照明方法则有透明光照明、发射背景照明、同向照明等。通过这些方法能有效地获得信噪比良好的图像。2）图像输入图像输入是指用视觉传感器输入对象的图像。视觉传感器将光信号变为电信号。近年来，固态传感器使用日益广泛。视觉传感器输出的电信号，经A/D转换变换为数字图像信号。3）图像处理计算机对输入图像进行处理，并按照相应的处理目的，输出其处理结果。为了缩短处理时间，在计算机的前段往往加上专用的图像处理器。4）图像输出以及图像储存开发机器人的视觉应用系统，如果有图像显示装置及存储装置，就便于研究处理中间结果或最终结果。作

26、为计算机的外设，市场上有各类这种装置出售。2工业机器人2.1 工业机器人的运动轴系机器人执行机构的运动轴系通常分为四类：直角坐标系、圆柱坐标系（两个直线和一个回转坐标系）、球坐标系（一个直线和两个回转坐标轴）、关节系（三个回转坐标轴），如图69所示。其中，工作空间是指机器人末端所能到达点的集合。与运动轴系相对应，工业机器人操作机可分为四种坐标型式的操作机，其特点如下：1 )直角坐标型操作机在空间三个相互垂直的方向x、y、z上作移动运动，运动独立，其控制简单、易达到高精度，但操作灵活性差，运动速度较低，操作范围较小。2)圆柱坐标型测量机这类操作机在水平转台上装有立柱，水平臂可沿立柱上下运动并可在

27、水平方向伸缩，其操作范围较大，运动速度较高，但随着水平臂沿水平方向伸长，基线位移分辨精度越来越低。3)球坐标型操作机又称极坐标型操作机，工作臂不仅可以绕垂直轴旋转，还可以绕水平轴仰俯运动，且能沿手臂轴线作伸缩运动，其操作比圆柱坐标型更为灵活，但旋转关节反映在末端执行器上的线位移分辨力是一个变量。4)关节型操作机由多个关节连接的机座、大臂、小臂和手腕等构成，大、小臂既可在垂直于机座的平面内运动，也可实现绕垂直轴的转动，其操作灵活性最好，运动速度较高，操作范围大，但精度受手臂位姿的影响，实现高精度较困难。(a)装置简图(b)工业机器人图6直角坐标型工业机器人(a)装置简图(b)工作空间(c)工业机

28、器人图7圆柱坐标型工业机器人(a)装置简图(b)工作空间(c)工业机器人图8球坐标型工业机器人(a)装置简图(b)工业机器人图9关节坐标型工业机器人为了使工业机器人能够按必要的动作顺序运动，需要六个基本运动轴，即所谓的六个自由度。这六个自由度用来模拟人手臂的各种功能动作，并且所有的机器人都需要具备全部的六个自由度。这六个基本运动中的三个是腕部的，三个是臂部和机身的，以球坐标机器人为例，说明如下：1 )垂直仰俯运动整个臂部围绕一个水平轴的支点(肩关节)在垂直方向上作仰俯运动。2)径向往复运动臂部的伸缩运动，对于关节机器人来说，是指前臂绕肘关节的回转来完成的，3)往复旋转运动围绕垂直轴的旋转运动(

29、工业机器人臂部的左右旋转)。2.2 工业机器人的驱动系统工业机器人驱动按动力源分为液压驱动、气动驱动、和电动驱动三种基本驱动方式，根据需要也可采用由这三种基本驱动类型组合成的复合式驱动系统。工业机器人驱动系统的选用，应根据工业机器人的性能要求、控制功能、运行的功耗、应用环境及作业要求、性能价格比以及其它因素综合加以考虑。在充分考虑各种驱动系统特点基础上以保证工业机器人性能规范、可行性和可靠性为前提。电动机驱动方式应用类型一般可分为直流电动机驱动，步进电动机驱动，直流伺服电动机驱动，交流伺服电动机驱动等。伺服电动机驱动单元一般由伺服电动机、传感器、减速器和制动器组成，它经输出轴输出力矩和运动，驱

30、动机器人操作机的某一关节运动。随着伺服功率放大器成本的降低，许多新设计的机器人大多选用通用性强、动作灵活性好的关节型结构，每一个关节采用一台电动机和一个微处理器进行驱动和控制。在工业机器人中，直流伺服电动机、交流伺服电动机都采用闭环控制，常用于位置精度和速度要求高的机器人中。步进电动机主要适用于开环控制系统，一般用于位置和速度精度要求不高价格较低的机器人中。在功能强、价格低的计算机广泛使用前，早期的机械手和机器人中，其操作机多采用连杆机构中的导杆、滑块、曲柄，多采用液压（气动）活塞缸（或回转缸）来实现其直线和旋转运动。随着控制技术的发展，对机器人操作机各部分动作要求的不断提高，电动机驱动在机器

31、人的应用日益广泛。目前，只有经济型、重型工业机器人和喷涂机器人才建议考虑液压驱动方式。对轻负荷的搬运，上、下料点位操作的工业机器人则可以考虑采用气压驱动方式。2.3 工业机器人的控制机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于实现对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能有坐标设置功能、记忆功能、示教功能、与外围设备联系功能、人机接口、传感器接口等功能。机器人的控制系统按不同方式可分类如下：1 ）按驱动方式分为液压驱动、气动驱动、和电动驱动三种控制方式2）按控制方式分为顺序控制系统、程序控制系统、适应性控制系统、人工智能系统。3）按运功方式分为点位式、轨迹式两类控制系统4）按控制总线分为国

32、际标准总线控制系统和自定义总线控制系统。5）按编程方式分为物理设置编程系统、在线编程系统和离线编程系统。工业机器人操作机是一个多自由度的、本质上非线性的、同时又是耦合的动力学系统。由于其动力性能的复杂性，实际控制系统中往往要根据机器人所完成的作业作出若干假设并简化控制系统。许多工业机器人所要完成的作业作出若干假设并简化控制系统。许多工业机器人所要完成的作业基本要求是控制操作机末端根据的位置（含姿态），以实现满足一定速度下的点到点控制（如搬运机器人、点焊机器人）或连续路径控制（如弧焊机器人、喷漆机器人等）。位置控制成为工业机器人最基本的控制任务。只有很少机器人采用步进电动机或开环回路控制的驱动器

33、。为了得到每个关节的期望位置运动，必须设计一种控制算法，算出合适的力矩，再将指令送入驱动器。此时要采用敏感元件进行位置和速度反馈。位置控制需要操作机动力学的精确建模，并且忽略作业中负载的变化。当动力学建模误差过大或负载变化过于显著时，这种基于反馈的控制策略可能会失效，此时需要考虑采用自适应控制方法。对有些作业，当末端执行器与周围环境或作业对象有任何接触时，仅有位置控制是不够的，必须引入人力控制器。例如，在装配机器人中，接触力的监视和控制是非常必要的，否则会发生碰撞、挤压，损坏设备和工作。2.4 工业机器人软件机器人正常工作的基础由硬件系统和软件系统组成。其中，硬件系统包括机械系统、传感系统、驱

34、动系统及计算机与控制系统。软件系统则是所有控制程序的统称。机器人的精度与执行工作的速度由硬件决定，而机器人执行何种操作、操作控制的方便性及具有的功能则由机器人的软件系统决定。机器人的硬件系统已经趋于模块化和简单化，而且逐步定型。机器人软件系统则由于机器人执行任务的多样化而趋向复杂化。随着机器人技术的发展，特别是智能机器人的发展，机器人的软件在整个系统中占的比例会越来越大。（ 1）机器人软件的作用和构成很明显硬件系统是工作的执行者，而软件系统是机器人的工作指挥中心。软件系统可分为系统软件和应用软件。系统软件是由机器人制造厂商提供，相当于机器人的操作系统，提9文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持 .文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持 .供了各种控制机器人的动作的手段和指令系统。应用软件是由用户编制的，它是机器人完成具体任务的程序。机器人的系统软件的主要功能有提供人与机器对话的手段、提供控制机器人的指令系统与编程环境、监控和管理机器人完成任务的过程和实施监控机器人的各关节的活动。（ 2）系统软件及结