机器人理论与技术基础 课件ch8 典型机器人系统的设计与实现

机器人理论与技术基础CONTENTSIntroductionandConceptualProblems绪论SystemModelofRobot机器人系统分析基础RobotKinematics运动学RobotDynamics动力学Thecourseisdividedintoeightmodulescoveringthefollowingareas:RobotControl机器人控制RobotMotionPlanning机器人运动规划机器人编程语言ProgrammingLanguageofRobot典型机器人系统的设计与实现DesignandImplementationofRobotSystem本章从典型机器人系统的设计出发，引导读者在进行系统的设计之前，考虑任务估计、技术要求和依据、经济理由以及与人的因素等，熟悉使用机器人的经验准则和步骤。给出机器人的应用实例，如：分拣机器人系统设计、搬运码垛机器人系统设计和五子棋对弈机器人系统设计等。本章知识点：应用机器人的三要素使用机器人的经验准则机器人系统的总体设计步骤典型机器人系统的设计与实现实例引言00工厂或企业在准备采用工业机器人时应当考虑的问题及因素包括任务估计、技术要求与依据、经济理由以及与人的因素的关系等。只有这样，才能论证使用机器人的合理性，选择适当的作业，选用合适的机器人，考虑到今后的发展以及充分发挥人的作用和机器人的优点。机器人系统设计需要考虑的因素01机器人系统设计需要考虑的因素机器人的任务估计要增加对机器人应用情况的了解，最好的方法是到工作现场去观察机器人的工作。在估计作业任务时，必须把当前进行的作业任务与应当由机器人进行的作业任务加以区别。改变过程变量来显著提高生产率应用机器人的三要素技术因素、经济因素人的因素使用机器人的经验准则弗农经验准则机器人总体设计的主要内容有确定基本参数，选择运动方式，确定操作臂配置形式，确定位置检测、驱动和控制方式等。在结构设计的同时，对各部件的强度、刚度做必要的验算。机器人总体设计包含：系统分析技术设计机器人系统的总体设计方法02系统分析根据机器人的使用场合，明确采用机器人的目的和任务。分析机器人所在系统的工作环境，包括机器人与已有设备的兼容性。认真分析系统的工作要求，确定机器人的基本功能和方案。进行必要的调查研究，搜索国内外的有关技术资料，进行综合分析，找出借鉴、选用之处和需要注意的问题。技术设计机器人基本参数的确定机器人运动形式或移动机构的选择拟定检测传感系统框图确定控制系统总体方案机械结构设计技术设计机器人基本参数的确定臂力工作节拍工作范围运动速度定位精度技术设计工艺过程定位精度/mm金属切削机床上下料±（0.05~1.00）冲床上下料±1点焊±1模锻±（0.1~2.0）喷涂±3装配、测量±（0.01~0.50）表8.1不同工艺过程的定位精度要求机器人基本参数的确定技术设计机器人基本参数的确定机器人运动形式或移动机构的选择拟定检测传感系统框图确定控制系统总体方案机械结构设计分拣机器人可用于农副产品分选、金属分选、矿石分选等场景。一般需要搭配视觉等传感器，使用带有末端执行器或产品夹具的机械臂从传送带或层台上拾取产品，经过识别后分类放置于不同区域。臂端工具可以是机械式、吸力式或磁性夹具。分拣机器人可以根据实际应用进行分类，例如在建筑固废、快递包裹、水果等领域应用的分拣机器人。分拣机器人系统设计03图8.1建筑固废分拣机器人快递包裹分拣机器人分拣机器人系统实物图搬运码垛机器人是一台能够快速高效地将产品整齐堆叠到托盘上的机器。它使用机械臂来拾取、定向和放置产品，并将它们排列成一个负载堆。第一台机械式码垛机是LamsonCorp.公司于1948年设计制造的。该码垛机为排式码垛机，在这台机器中，材料被排列在一个行形成区域，然后被转移到另一个层堆叠的区域。这种码垛技术成为传统码垛机的基本操作。码垛机器人于1980年代问世，使用带有末端执行器或产品夹具的机械臂，从传送带或层台上拾取产品，然后将其放置在托盘上。臂端工具可以是机械式、吸力式或磁性夹具。码垛机器人可以根据配置和结构进行分类，码垛机器人可以单独运行，也可以与其他单元协同运行。搬运码垛机器人系统设计04搬运码垛机器人

笛卡尔码垛机龙门码垛机器人SCARA码垛机串联工业机器人码垛机工业机器人搬运码垛系统通常由以下几部分构成：（1）托盘（2）传送带（3）控制器（4）操作员（5）夹持器（6）示教器（7）状态灯（8）电缆管理系统（9）保障措施移动机器人巡防是一种利用移动机器人进行巡逻、监测和防范的安防措施。在安防领域，移动机器人可以执行各种任务，例如巡逻、侦察、监控、报警和反应等。移动机器人巡防通常使用自主导航算法和多种传感器，如摄像头、激光雷达、超声波传感器和温度传感器等，来规划巡逻路线和监测环境。机器人可以自主地识别和跟踪目标，如犯罪嫌疑人、车辆和物品等，并将相关信息实时传输给指挥中心。同时，移动机器人可以进行自我保护，以避免受到攻击或损坏，并且可以在需要时自动报告或请求支援。移动机器人巡防系统设计05本门课程实验作业习题1.在设计机器人系统时需要考虑哪些因素？2.协作机器人可以应用于哪些领域？举例说明它的必要性和合理性。3.现有分拣机器人系统有哪些？4.搬运码垛系统有什么特点?5.巡检机器人需要解决哪些核心技术问题？编程1.请在VREP等仿真环境下建立包裹分拣机器人的模拟场景，并实现物体的分拣。2.请使用层次状态机（HierarchicalStateMachi