1、鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)課程名稱課程名稱: : 日日 期：期：2013/04/232013/04/23制作人：王付軍制作人：王付軍單單 位：成都工業(yè)學(xué)院位：成都工業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程系機(jī)電工程系鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)n課程大綱課程大綱:(:(計(jì)計(jì)8 8學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)) )1.機(jī)器人基礎(chǔ)概述機(jī)器人基礎(chǔ)概述 3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)2.工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人 3 3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)3.機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例及發(fā)展前景機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例及發(fā)展前景 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)什么是機(jī)器人？什么是機(jī)器人？20072007年，比爾蓋茨預(yù)言，機(jī)器

2、人即年，比爾蓋茨預(yù)言，機(jī)器人即將重復(fù)個(gè)人計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)崛起的道將重復(fù)個(gè)人計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)崛起的道路，使機(jī)器人成為我們?nèi)粘Ｉ盥罚箼C(jī)器人成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠郑囊徊糠郑凹壹叶加袡C(jī)器人家家都有機(jī)器人”。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)第一單元：機(jī)器人基礎(chǔ)概述第一單元：機(jī)器人基礎(chǔ)概述一、機(jī)器人的發(fā)展一、機(jī)器人的發(fā)展1.11.1我國古代機(jī)器人我國古代機(jī)器人 1.1.早在我國西周時(shí)代，就流傳有關(guān)巧匠早在我國西周時(shí)代，就流傳有關(guān)巧匠偃師偃師獻(xiàn)給周穆王一獻(xiàn)給周穆王一個(gè)藝伎（歌舞機(jī)器人）。個(gè)藝伎（歌舞機(jī)器人）。 2.2.作為第一批自動(dòng)化動(dòng)物之一作為第一批自動(dòng)化動(dòng)物之一的能夠飛翔的木鳥是的能夠飛翔的木鳥是魯班魯

3、班在公在公元前元前400400年左右制成的。年左右制成的。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 3.3.東漢時(shí)期，東漢時(shí)期，張衡張衡發(fā)明的指南車是世界上最早的機(jī)發(fā)明的指南車是世界上最早的機(jī)器人雛形（含有自動(dòng)離合裝置）器人雛形（含有自動(dòng)離合裝置）鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)1.2 1.2 歐美古代機(jī)器人概念的提案歐美古代機(jī)器人概念的提案1 1、背景：、背景：第一次工業(yè)革命后，隨著各種自動(dòng)機(jī)器和動(dòng)第一次工業(yè)革命后，隨著各種自動(dòng)機(jī)器和動(dòng)力系統(tǒng)的問世，機(jī)器人有幻想時(shí)期轉(zhuǎn)為自動(dòng)機(jī)械時(shí)力系統(tǒng)的問世，機(jī)器人有幻想時(shí)期轉(zhuǎn)為自動(dòng)機(jī)械時(shí)期。期。2 2、公元、公元1768177417681774年間，瑞士鐘表名

4、匠年間，瑞士鐘表名匠德羅斯父子設(shè)計(jì)出三個(gè)像真人一樣大小德羅斯父子設(shè)計(jì)出三個(gè)像真人一樣大小的機(jī)器人的機(jī)器人寫字偶人寫字偶人、繪圖偶人繪圖偶人和和談?wù)勶L(fēng)琴偶人風(fēng)琴偶人。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)3.19203.1920年，捷克劇作家卡雷爾年，捷克劇作家卡雷爾凱培克在他的科幻情節(jié)劇凱培克在他的科幻情節(jié)劇羅薩姆的萬能機(jī)器人羅薩姆的萬能機(jī)器人中，第一次提出了中，第一次提出了“RobotaRobota”這個(gè)詞，也被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。這個(gè)詞，也被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)4.4.針對人類社會(huì)對即將問世的機(jī)器人的不安，針對人類社會(huì)對即將問世的機(jī)器人的不安，1942

5、1942年年 美國美國科幻巨匠阿西莫夫提出科幻巨匠阿西莫夫提出“機(jī)器人三定律機(jī)器人三定律”。雖然這只是科雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造，但后來成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。幻小說里的創(chuàng)造，但后來成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。第一法則：機(jī)器人不得傷害人類，或袖手旁觀坐視人類受到傷害；第一法則：機(jī)器人不得傷害人類，或袖手旁觀坐視人類受到傷害； 第二法則：除非違背第一法則，機(jī)器人必須服從人類的命令；第二法則：除非違背第一法則，機(jī)器人必須服從人類的命令； 第三法則：在不違背第一及第二法則下，機(jī)器人必須保護(hù)自己。第三法則：在不違背第一及第二法則下，機(jī)器人必須保護(hù)自己。I,RobotI,Robot劇照劇照鴻超準(zhǔn)（成都

6、）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)I,RobotI,Robot劇照劇照鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)5.19545.1954美國人喬治美國人喬治德沃爾設(shè)計(jì)了第一臺德沃爾設(shè)計(jì)了第一臺關(guān)節(jié)式示教再現(xiàn)關(guān)節(jié)式示教再現(xiàn)型作業(yè)機(jī)械手型作業(yè)機(jī)械手，于，于19611961年發(fā)表了該項(xiàng)專利年發(fā)表了該項(xiàng)專利喬治喬治德沃爾（德沃爾（George DevolGeorge Devol）約瑟夫約瑟夫埃格爾伯格（埃格爾伯格（Joseph EngelbergerJoseph Engelberger） 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)6.19626.1962美國通用汽車公司（美國通用汽車公司（GMGM）公司使用全球第一臺機(jī)）公司使用

7、全球第一臺機(jī)器人器人UnimateUnimate，這標(biāo)志著第一代工業(yè)機(jī)器人的誕生，這標(biāo)志著第一代工業(yè)機(jī)器人的誕生鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)個(gè)人應(yīng)用個(gè)人應(yīng)用想象想象工業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用商業(yè)應(yīng)用商業(yè)應(yīng)用1.3 1.3 機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)1.3 1.3 機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展個(gè)人應(yīng)用個(gè)人應(yīng)用想象想象工業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用商業(yè)應(yīng)用商業(yè)應(yīng)用古希臘的長篇敘事詩古希臘的長篇敘事詩伊利亞特伊利亞特中的冶煉之中的冶煉之神用黃金制造出的侍女，希臘神話神用黃金制造出的侍女，希臘神話阿魯歌探阿魯歌探險(xiǎn)船險(xiǎn)船中的青銅巨人泰洛斯，我國西周時(shí)流傳中的青銅巨人泰

8、洛斯，我國西周時(shí)流傳巧匠偃師制作的歌舞機(jī)器人，以及許多科幻小巧匠偃師制作的歌舞機(jī)器人，以及許多科幻小說中都有機(jī)器人的身影。說中都有機(jī)器人的身影。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)個(gè)人應(yīng)用個(gè)人應(yīng)用想象想象工業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用商業(yè)應(yīng)用商業(yè)應(yīng)用1954年美國人喬治年美國人喬治德沃爾制造德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機(jī)器出世界上第一臺可編程的機(jī)器人人 ；1959年德沃爾與美國發(fā)明家約瑟年德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫夫英格伯格聯(lián)手制造出第一臺英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人。1.3 1.3 機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)個(gè)人應(yīng)用個(gè)人應(yīng)用想象想象工業(yè)應(yīng)用工業(yè)

9、應(yīng)用商業(yè)應(yīng)用商業(yè)應(yīng)用1.3 1.3 機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展世界上第一家機(jī)器人制造工廠世界上第一家機(jī)器人制造工廠Unimation公司制造的公司制造的Unimate 與與1962年美國年美國AMF公司生產(chǎn)出的公司生產(chǎn)出的VERSTRAN成為成為真正商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人，并出口到世界各國，掀起了全真正商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人，并出口到世界各國，掀起了全世界對機(jī)器人和機(jī)器人研究的熱潮世界對機(jī)器人和機(jī)器人研究的熱潮 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)個(gè)人應(yīng)用個(gè)人應(yīng)用想象想象工業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用商業(yè)應(yīng)用商業(yè)應(yīng)用1.3 1.3 機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展1998年丹麥樂高公司推出機(jī)器人年丹麥樂

10、高公司推出機(jī)器人（Mind-storms）套件，讓機(jī)器人制造）套件，讓機(jī)器人制造變得跟搭積木一樣，相對簡單又能任意變得跟搭積木一樣，相對簡單又能任意拼裝，使機(jī)器人開始走入個(gè)人世界。拼裝，使機(jī)器人開始走入個(gè)人世界。 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)1.41.4機(jī)器人的發(fā)展三階段機(jī)器人的發(fā)展三階段1.1.示教再現(xiàn)機(jī)器人（示教再現(xiàn)機(jī)器人（playback robot ）操作者預(yù)先進(jìn)行示教，示教操作者預(yù)先進(jìn)行示教，示教再現(xiàn)機(jī)器人記憶有關(guān)作業(yè)程再現(xiàn)機(jī)器人記憶有關(guān)作業(yè)程序、位置及其他信息，然后序、位置及其他信息，然后按照再現(xiàn)指令，逐條取出解按照再現(xiàn)指令，逐條取出解讀，在一定精度范圍內(nèi)重復(fù)讀，在一定精度范

11、圍內(nèi)重復(fù)被示教的程序，完成工作任被示教的程序，完成工作任務(wù)。務(wù)。 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)2.2.帶帶感官感官的機(jī)器人的機(jī)器人傳感器傳感器日本比賽鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)3.3.帶帶智能智能的機(jī)器人的機(jī)器人具有分析辨別能力具有分析辨別能力鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)二、機(jī)器人的定義二、機(jī)器人的定義2.12.1美國機(jī)器人協(xié)會(huì)（美國機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIARIA）定義）定義2.22.2日本機(jī)器人協(xié)會(huì)（日本機(jī)器人協(xié)會(huì)（JIRAJIRA）定義）定義2.32.3國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISOISO）定義）定義2.42.4中國機(jī)器人定義中國機(jī)器

12、人定義鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)2.1 2.1 美國機(jī)器人協(xié)會(huì)（美國機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIARIA）定義）定義機(jī)器人是一種用于機(jī)器人是一種用于移動(dòng)移動(dòng)各種材料、零件、工具或各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過程序動(dòng)作來專用裝置的，通過程序動(dòng)作來執(zhí)行各種任務(wù)執(zhí)行各種任務(wù)，并，并具有具有編程能力編程能力的多功能操作機(jī)。的多功能操作機(jī)。 2.2 2.2 日日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)： 工工業(yè)機(jī)器人是一種裝備業(yè)機(jī)器人是一種裝備有記憶裝置有記憶裝置和和末端執(zhí)行裝置末端執(zhí)行裝置的、的、能能夠夠完成各種移動(dòng)完成各種移動(dòng)來來代替人類勞動(dòng)代替人類勞動(dòng)的通用機(jī)器。的通用機(jī)器。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初

13、級班專訓(xùn)2.32.3國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISOISO）定義）定義1987年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對機(jī)器人進(jìn)行了定義：年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對機(jī)器人進(jìn)行了定義：“工業(yè)工業(yè)機(jī)器人是一種機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能完具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。的可編程操作機(jī)。”1988年法國的埃斯皮奧將機(jī)器人定義為：年法國的埃斯皮奧將機(jī)器人定義為：“機(jī)器人學(xué)是指機(jī)器人學(xué)是指設(shè)計(jì)能根據(jù)傳感器信息實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃好的作業(yè)系統(tǒng)，并以設(shè)計(jì)能根據(jù)傳感器信息實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃好的作業(yè)系統(tǒng)，并以此系統(tǒng)的使用方法作為研究對象此系統(tǒng)的使用方法作為研究對象”。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班

14、專訓(xùn)2.42.4我國定義我國定義鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)三、機(jī)器人的分類及現(xiàn)狀三、機(jī)器人的分類及現(xiàn)狀中國（應(yīng)用環(huán)境）中國（應(yīng)用環(huán)境）國際國際工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人特種機(jī)器人特種機(jī)器人制造環(huán)境下的工制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人業(yè)機(jī)器人非制造環(huán)境下非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人的服務(wù)與仿人型機(jī)器人型機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)3.13.1工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，第二單元分析學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，第二單元分析學(xué)習(xí)3.23.2特殊機(jī)器人特殊機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)空間機(jī)器人空間機(jī)器人太空機(jī)器人太空機(jī)器人DEXTRE 鴻超準(zhǔn)

15、（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)海洋機(jī)器人海洋機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)國產(chǎn)國產(chǎn)CHRYSOR無人車無人車 駐阿富汗美軍配備的大狗機(jī)器人駐阿富汗美軍配備的大狗機(jī)器人軍用機(jī)器人軍用機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)我國我國“863”863”計(jì)劃中研究成功計(jì)劃中研究成功的微小機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的微小機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng) 醫(yī)醫(yī)用用機(jī)機(jī)器器人人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)第二單元：工業(yè)機(jī)器人第二單元：工業(yè)機(jī)器人一、工業(yè)機(jī)器人一、工業(yè)機(jī)器人 概述概述 1.11.1概念：概念： 所所謂工業(yè)機(jī)器人謂工業(yè)機(jī)器人就是就是面面向工業(yè)領(lǐng)域的向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)多關(guān)節(jié)節(jié)機(jī)械手或多自機(jī)械手或多自由度由度機(jī)機(jī)

16、器人。如：器人。如：機(jī)械手。機(jī)械手。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 1.21.2工工業(yè)機(jī)器人的分類業(yè)機(jī)器人的分類按結(jié)構(gòu)分類按結(jié)構(gòu)分類直角坐標(biāo)式機(jī)器人直角坐標(biāo)式機(jī)器人圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人球坐標(biāo)式機(jī)器人球坐標(biāo)式機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人平面關(guān)節(jié)式機(jī)器人平面關(guān)節(jié)式機(jī)器人整體控制機(jī)器人整體控制機(jī)器人每關(guān)節(jié)獨(dú)立控制機(jī)器人每關(guān)節(jié)獨(dú)立控制機(jī)器人基本坐標(biāo)結(jié)構(gòu)式基本坐標(biāo)結(jié)構(gòu)式模塊結(jié)構(gòu)模塊結(jié)構(gòu)冗余自由度結(jié)構(gòu)冗余自由度結(jié)構(gòu)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)直角坐標(biāo)式機(jī)器人直角坐標(biāo)式機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)極

17、坐極坐標(biāo)式機(jī)器人標(biāo)式機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)球坐標(biāo)式機(jī)器人球坐標(biāo)式機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)模塊結(jié)構(gòu)機(jī)器人模塊結(jié)構(gòu)機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)冗余自由度結(jié)構(gòu)冗余自由度結(jié)構(gòu)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)按驅(qū)動(dòng)方式分按驅(qū)動(dòng)方式分類類電力驅(qū)動(dòng)機(jī)器人電力驅(qū)動(dòng)機(jī)器人氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人按開發(fā)進(jìn)程分類按開發(fā)進(jìn)程分類第一代機(jī)器人第一代機(jī)器人第三代機(jī)器人第三代機(jī)器人第二代機(jī)器人第二代機(jī)器人運(yùn)動(dòng)再現(xiàn)機(jī)運(yùn)動(dòng)再現(xiàn)機(jī)器人器人帶感官機(jī)帶感官機(jī)器人器人智能型機(jī)智能型機(jī)器人器人

18、電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，方便直接，結(jié)構(gòu)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，方便直接，結(jié)構(gòu)緊湊緊湊運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作靈敏，抓取力大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作靈敏，抓取力大，不適合溫度過高或過低，密封高不適合溫度過高或過低，密封高動(dòng)作速度快，不穩(wěn)定，抓取力小，動(dòng)作速度快，不穩(wěn)定，抓取力小，價(jià)格低價(jià)格低鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)按運(yùn)動(dòng)控制方式分按運(yùn)動(dòng)控制方式分類類點(diǎn)位控制（點(diǎn)位控制（PTP）連續(xù)軌跡控制（連續(xù)軌跡控制（CP）Point to pointContinuous path鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 1.3 1.3 工工業(yè)機(jī)器業(yè)機(jī)器人的基本組成人的基本組成感感受受系系統(tǒng)統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)

19、動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)機(jī)器人機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)環(huán)境交互系統(tǒng)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)控制部分控制部分傳感檢測部分傳感檢測部分機(jī)械部分機(jī)械部分鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 1.4 1.4 工工業(yè)機(jī)器業(yè)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)人的技術(shù)參數(shù)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)PUMA 562型機(jī)器人型機(jī)器人Stewart機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 工作范圍是工作范圍是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心所能到達(dá)的所指機(jī)器人手臂末端或手腕中心所能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合，也叫做工作區(qū)域有點(diǎn)的集合，也叫做工作區(qū)域。因?yàn)槟┒瞬僮髌鞯男螤詈汀Ｒ驗(yàn)槟┒瞬僮髌鞯男螤?/p>

20、和尺寸是多種多樣的，為了真實(shí)反映機(jī)器人的特征參數(shù)，所尺寸是多種多樣的，為了真實(shí)反映機(jī)器人的特征參數(shù)，所以是指不安裝末端操作器時(shí)的工作區(qū)域。以是指不安裝末端操作器時(shí)的工作區(qū)域。PUMA 機(jī)器人工作范圍機(jī)器人工作范圍鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 通常指通常指機(jī)器人手臂末端的最大速度機(jī)器人手臂末端的最大速度。提高速度可提高。提高速度可提高工作效率，因此提高機(jī)器人的加速減速能力，保證機(jī)器人工作效率，因此提高機(jī)器人的加速減速能力，保證機(jī)器人加速減速過程的平穩(wěn)性是非常重要的。加速減速過程的平穩(wěn)性是非常重要的。TX250 paint 噴涂速度：噴涂速度：1.5m/s RX160L 最大切割速度：最大切

21、割速度：15m/min(以激光切割為例) TX250 paint 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 承載能力是承載能力是指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量受的最大質(zhì)量。機(jī)器人的載荷不僅取決于負(fù)載的質(zhì)量，而且。機(jī)器人的載荷不僅取決于負(fù)載的質(zhì)量，而且還與機(jī)器人運(yùn)行的速度和加速度的大小和方向有關(guān)。為了安還與機(jī)器人運(yùn)行的速度和加速度的大小和方向有關(guān)。為了安全起見，承載能力是指高速運(yùn)行時(shí)的承載能力。通常，承載全起見，承載能力是指高速運(yùn)行時(shí)的承載能力。通常，承載能力不僅要考慮負(fù)載，而且還要考慮機(jī)器人末端操作器的質(zhì)能力不僅要考慮負(fù)載，而且還要考慮機(jī)器人

22、末端操作器的質(zhì)量。量。RX160L TX250 paint 額定負(fù)載：額定負(fù)載：14kg最大負(fù)載：最大負(fù)載：28kg 額定負(fù)載：額定負(fù)載：5kg最大負(fù)載：最大負(fù)載：10kg 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)TS80 SCARATS80 SCARA機(jī)器人主要參數(shù)機(jī)器人主要參數(shù)自由度自由度 4 4最大負(fù)載最大負(fù)載 8 kg8 kg額定負(fù)載額定負(fù)載 2 kg2 kg工作行程工作行程 800 mm800 mm可重復(fù)精度可重復(fù)精度 0.01 mm0.01 mm行程行程 200200 或或 400mm400mm它采用它采用4 4自由度的多關(guān)節(jié)機(jī)械手臂設(shè)計(jì)，完全內(nèi)部走線，具有高度靈活性。自由度的多關(guān)節(jié)機(jī)械

23、手臂設(shè)計(jì)，完全內(nèi)部走線，具有高度靈活性。同時(shí)有置地式和壁掛式兩種安裝方式，滿足差異化需求。高速度和加速度，同時(shí)有置地式和壁掛式兩種安裝方式，滿足差異化需求。高速度和加速度，尤其適合高速流水線裝配作業(yè)尤其適合高速流水線裝配作業(yè)。它的底座面積小，易于集成在緊湊的單元，。它的底座面積小，易于集成在緊湊的單元，在同類型機(jī)器人中速度最快，可最大限度地提高生產(chǎn)率。在同類型機(jī)器人中速度最快，可最大限度地提高生產(chǎn)率。 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)二、工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)二、工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu) 2.1 2.1 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì) 機(jī)器人總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：機(jī)器人總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：確定基本參數(shù)，選擇運(yùn)確定基本

24、參數(shù)，選擇運(yùn)動(dòng)方式，手臂配置形式，位置檢測，驅(qū)動(dòng)和控制方式動(dòng)方式，手臂配置形式，位置檢測，驅(qū)動(dòng)和控制方式等等。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，對各部件的強(qiáng)度、剛度做必要的驗(yàn)算在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，對各部件的強(qiáng)度、剛度做必要的驗(yàn)算。 機(jī)器人總體設(shè)計(jì)步驟分以下幾個(gè)部分機(jī)器人總體設(shè)計(jì)步驟分以下幾個(gè)部分。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)1 1 系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析 機(jī)器人機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的有力工具。是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的有力工具。首先確定使用機(jī)器人是否需要與合適，決定采用后需要做如首先確定使用機(jī)器人是否需要與合適，決定采用后需要做如下分析工作：下分析工作： (1)(1)明確采用

25、機(jī)器人的目的和任務(wù)明確采用機(jī)器人的目的和任務(wù)。 (2) (2)分析機(jī)器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境，包括分析機(jī)器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境，包括設(shè)備設(shè)備兼容性兼容性等。等。 (3)(3)認(rèn)真分析系統(tǒng)的工作要求，確定機(jī)器人的基本功能和方案認(rèn)真分析系統(tǒng)的工作要求，確定機(jī)器人的基本功能和方案。如機(jī)器如機(jī)器人的自由度數(shù)、信息的存儲容量、定位精度、抓取重量人的自由度數(shù)、信息的存儲容量、定位精度、抓取重量 (4)(4)進(jìn)行必要的調(diào)查研究，搜集國內(nèi)外的有關(guān)技術(shù)資料進(jìn)行必要的調(diào)查研究，搜集國內(nèi)外的有關(guān)技術(shù)資料。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)2 2 技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì) (1)(1)機(jī)器人基本參數(shù)的確定。機(jī)器人基本參數(shù)的確定

26、。臂力、工作節(jié)拍、工作范圍、臂力、工作節(jié)拍、工作范圍、運(yùn)動(dòng)速度及定位精度等。運(yùn)動(dòng)速度及定位精度等。 舉例：定位精度的確定舉例：定位精度的確定 機(jī)器人或機(jī)器手的定位精度是根據(jù)使用要求確定的，而機(jī)器人或機(jī)機(jī)器人或機(jī)器手的定位精度是根據(jù)使用要求確定的，而機(jī)器人或機(jī)器手本身所能達(dá)到的定位精度取決于定位方式、運(yùn)動(dòng)速度、控制方式、器手本身所能達(dá)到的定位精度取決于定位方式、運(yùn)動(dòng)速度、控制方式、臂部剛性、驅(qū)動(dòng)方式、緩沖方式等。臂部剛性、驅(qū)動(dòng)方式、緩沖方式等。 工藝過程的不同，對機(jī)器人或機(jī)器手重復(fù)定位精度的要求也不同，工藝過程的不同，對機(jī)器人或機(jī)器手重復(fù)定位精度的要求也不同，不同工藝過程所要求的定位精度如下：不

27、同工藝過程所要求的定位精度如下： 金屬切削機(jī)床上下料：金屬切削機(jī)床上下料：(0.05-1.00) mm (0.05-1.00) mm 沖床上下料：沖床上下料：1 mm1 mm 模鍛：模鍛： ( (0.1-2.0) mm 0.1-2.0) mm 點(diǎn)焊：點(diǎn)焊： 1 mm1 mm 裝配、測量裝配、測量( (0.01-0.50) mm 0.01-0.50) mm 噴涂：噴涂： 3 mm3 mm 當(dāng)機(jī)器人或機(jī)器手本身所能達(dá)到的定位精度有困難時(shí)，可采用輔助當(dāng)機(jī)器人或機(jī)器手本身所能達(dá)到的定位精度有困難時(shí)，可采用輔助工夾具協(xié)助定位的辦法，即工夾具協(xié)助定位的辦法，即機(jī)器人實(shí)現(xiàn)粗定位、工夾具實(shí)現(xiàn)精定位機(jī)器人實(shí)現(xiàn)粗

28、定位、工夾具實(shí)現(xiàn)精定位。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) (2)(2) 機(jī)器人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)形式的選擇。運(yùn)動(dòng)形式的選擇。 常見機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形常見機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式有五種：式有五種：直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、極坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)型直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、極坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)型和和S SC CARAARA型型。Selective Compliance Assembly Robot ArmSelective Compliance Assembly Robot Arm，中文譯，中文譯名：選擇順應(yīng)性裝配機(jī)器手臂名：選擇順應(yīng)性裝配機(jī)器手臂 (3) (3) 擬定檢測傳感系統(tǒng)框圖。擬定檢測傳感系統(tǒng)框圖。選擇合適的傳感器，以選擇

29、合適的傳感器，以便結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮安裝位置便結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮安裝位置。 (4)(4) 確定控制系統(tǒng)總體方案，繪制框圖確定控制系統(tǒng)總體方案，繪制框圖。 ( (5 5) ) 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。確定驅(qū)動(dòng)方式，選擇運(yùn)動(dòng)部件和確定驅(qū)動(dòng)方式，選擇運(yùn)動(dòng)部件和設(shè)計(jì)具體結(jié)構(gòu)，繪制機(jī)器人總裝圖及主要部件零件圖設(shè)計(jì)具體結(jié)構(gòu)，繪制機(jī)器人總裝圖及主要部件零件圖。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)3 3 仿真分析仿真分析 (1)(1)運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算。運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算。分析是否達(dá)到要求的速度、加速度、位置。分析是否達(dá)到要求的速度、加速度、位置。 (2) (2)動(dòng)力學(xué)計(jì)算。動(dòng)力學(xué)計(jì)算。計(jì)算關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力的大小，分析驅(qū)動(dòng)裝置是否計(jì)算關(guān)節(jié)

30、驅(qū)動(dòng)力的大小，分析驅(qū)動(dòng)裝置是否滿足要求。滿足要求。 (3)(3)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)仿真。運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)仿真。將每一位姿用三維圖形連續(xù)顯示出來，將每一位姿用三維圖形連續(xù)顯示出來，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)仿真。實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)仿真。 (4)(4)性能分析。性能分析。建立機(jī)器人數(shù)學(xué)模型，對機(jī)器人動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行建立機(jī)器人數(shù)學(xué)模型，對機(jī)器人動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真計(jì)算。仿真計(jì)算。 (5)(5)方案和參數(shù)修改。方案和參數(shù)修改。運(yùn)用仿真分析的結(jié)果對所設(shè)計(jì)的方案、運(yùn)用仿真分析的結(jié)果對所設(shè)計(jì)的方案、結(jié)構(gòu)、尺寸和參數(shù)進(jìn)行修改，加以完善。結(jié)構(gòu)、尺寸和參數(shù)進(jìn)行修改，加以完善。 機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)器人設(shè)計(jì)的重要部分。機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)器人設(shè)

31、計(jì)的重要部分。其他系統(tǒng)其他系統(tǒng)的設(shè)計(jì)盡管有各自的獨(dú)立性，但都必須與機(jī)械系統(tǒng)相匹配，相的設(shè)計(jì)盡管有各自的獨(dú)立性，但都必須與機(jī)械系統(tǒng)相匹配，相輔相成，構(gòu)成一個(gè)完整的機(jī)器人系統(tǒng)。輔相成，構(gòu)成一個(gè)完整的機(jī)器人系統(tǒng)。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 2.22.2 機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在確定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)形式的基礎(chǔ)上，機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)在確定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)形式的基礎(chǔ)上，機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)還包括還包括確定機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式、關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)方式、材料選擇、平確定機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式、關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)方式、材料選擇、平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)和零部件設(shè)計(jì)衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)和零部件設(shè)計(jì)。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)

32、動(dòng)裝置電驅(qū)動(dòng)裝置電驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置液壓驅(qū)動(dòng)裝液壓驅(qū)動(dòng)裝置置氣壓驅(qū)動(dòng)裝氣壓驅(qū)動(dòng)裝置置手部手部腕部腕部臂部臂部腰部腰部 基基 座座（固定或移動(dòng)）（固定或移動(dòng)）機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 1.1.傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) 機(jī)器人是運(yùn)動(dòng)的，各個(gè)部位機(jī)器人是運(yùn)動(dòng)的，各個(gè)部位都都需要能源和動(dòng)力，因此設(shè)需要能源和動(dòng)力，因此設(shè)計(jì)和選擇良好的傳動(dòng)部件是非常重要的計(jì)和選擇良好的傳動(dòng)部件是非常重要的。這涉及到關(guān)節(jié)形式這涉及到關(guān)節(jié)形式的確定，傳動(dòng)方式以及傳動(dòng)部件的定位和消隙等多個(gè)方面的確定，傳動(dòng)方式以及傳動(dòng)部件的定位和消隙等多個(gè)方面。 ( (1) 1) 關(guān)節(jié)

33、關(guān)節(jié)( (如轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)與移動(dòng)關(guān)節(jié)如轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)與移動(dòng)關(guān)節(jié)) ) ( (2) 2) 傳動(dòng)件的定位和消隙傳動(dòng)件的定位和消隙 ( (3) 3) 機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)( (如齒輪、繩與鋼帶傳動(dòng)等如齒輪、繩與鋼帶傳動(dòng)等) )鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)( (1) 1) 關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)( (如轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)與移動(dòng)關(guān)節(jié)如轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)與移動(dòng)關(guān)節(jié)) )鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)( (2) 2) 調(diào)隙機(jī)構(gòu)調(diào)隙機(jī)構(gòu)( (滾珠絲杠、齒輪滾珠絲杠、齒輪) )鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)( (3) 3) 機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)( (如齒輪、繩與鋼帶傳動(dòng)等如齒輪、繩與鋼帶傳動(dòng)等) )鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級

34、班專訓(xùn) 2 2 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)器人可分成機(jī)器人可分成固定式固定式和和行走式行走式兩種。一般的機(jī)器人多兩種。一般的機(jī)器人多為固定式，但隨著海洋科學(xué)、原子能工業(yè)及宇宙空間事業(yè)的為固定式，但隨著海洋科學(xué)、原子能工業(yè)及宇宙空間事業(yè)的發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人、自動(dòng)行走機(jī)器人的應(yīng)用也越來越多。列發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人、自動(dòng)行走機(jī)器人的應(yīng)用也越來越多。列舉如下：舉如下： ( (1) 1) 車輪式行走機(jī)器人車輪式行走機(jī)器人 ( (2) 2) 腳式行走機(jī)器人腳式行走機(jī)器人 ( (3) 3) 履帶式行走機(jī)器人履帶式行走機(jī)器人 ( (4) 4) 其他行走機(jī)器人其他行走機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)固定式機(jī)

35、器人固定式機(jī)器人腳式行走機(jī)器人腳式行走機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)車輪式機(jī)器人車輪式機(jī)器人履帶行走機(jī)器人履帶行走機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 3.3.機(jī)身設(shè)計(jì)機(jī)身設(shè)計(jì) 機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)有三大部分：機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)有三大部分：機(jī)身、手臂機(jī)身、手臂( (包括手腕包括手腕) )、手部手部。機(jī)身，又稱為立拄，是支撐臂部的部件，并能實(shí)現(xiàn)。機(jī)身，又稱為立拄，是支撐臂部的部件，并能實(shí)現(xiàn)手臂的升降、回轉(zhuǎn)或俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)器人必須有一個(gè)便于安手臂的升降、回轉(zhuǎn)或俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)器人必須有一個(gè)便于安裝的基礎(chǔ)件，這就是機(jī)器人的機(jī)座機(jī)座往往與機(jī)身做成裝的基礎(chǔ)件，這就是機(jī)器人的機(jī)座機(jī)座往往與機(jī)身做成一體。一體。鴻

36、超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)機(jī)身、手臂機(jī)身、手臂( (包括手腕包括手腕) )、手部、手部鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 2.32.3 機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的任務(wù)是控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及從傳根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來的信號支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)感器反饋回來的信號支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功動(dòng)和功能。能。假假如工業(yè)機(jī)器人不具備信息反饋特征如工業(yè)機(jī)器人不具備信息反饋特征, , 則為則為開環(huán)控制開環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng); ;若若具備信息反饋特征具備信息反饋特征, , 則為則為閉環(huán)控制閉環(huán)控制系系統(tǒng)。統(tǒng)。根根據(jù)控制原

37、理據(jù)控制原理, ,控制系統(tǒng)可分為控制系統(tǒng)可分為程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng)統(tǒng)。根根據(jù)控制運(yùn)動(dòng)的形式據(jù)控制運(yùn)動(dòng)的形式, ,控制系統(tǒng)可分為控制系統(tǒng)可分為點(diǎn)位控制和軌跡控制點(diǎn)位控制和軌跡控制。 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)1 1、機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 1) 1) 機(jī)器人的控制與機(jī)器人的控制與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及及動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)密切相關(guān)：密切相關(guān)：坐標(biāo)變坐標(biāo)變換、運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆問題、慣性力等影響換、運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆問題、慣性力等影響2) 2) 機(jī)器人控制系統(tǒng)是多變量自動(dòng)控制系統(tǒng)：機(jī)器人控制系統(tǒng)是多變量自動(dòng)控制系統(tǒng)：機(jī)器人至

38、少機(jī)器人至少3-53-5個(gè)個(gè)自由度，每個(gè)自由度一個(gè)伺服機(jī)構(gòu)，這些獨(dú)立的伺服系統(tǒng)有機(jī)自由度，每個(gè)自由度一個(gè)伺服機(jī)構(gòu)，這些獨(dú)立的伺服系統(tǒng)有機(jī)地協(xié)調(diào)起來，完成期望動(dòng)作地協(xié)調(diào)起來，完成期望動(dòng)作 3) 3) 機(jī)器人控制系統(tǒng)是機(jī)器人控制系統(tǒng)是非線性非線性的控制系統(tǒng)：描述機(jī)器人狀態(tài)和運(yùn)的控制系統(tǒng)：描述機(jī)器人狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型隨狀態(tài)和外力的變化，其參數(shù)也在變化，各變量動(dòng)的數(shù)學(xué)模型隨狀態(tài)和外力的變化，其參數(shù)也在變化，各變量之間還存在耦合，經(jīng)常使用重力補(bǔ)償、前饋、解耦或自適應(yīng)控之間還存在耦合，經(jīng)常使用重力補(bǔ)償、前饋、解耦或自適應(yīng)控制等方法制等方法 4) 4) 機(jī)器人的動(dòng)作往往可以通過不同的方式和路徑來完成，因而

39、機(jī)器人的動(dòng)作往往可以通過不同的方式和路徑來完成，因而存在一個(gè)存在一個(gè)“最優(yōu)最優(yōu)”的問題。智能機(jī)器人可以根據(jù)傳感器和模式的問題。智能機(jī)器人可以根據(jù)傳感器和模式識別的方法獲得對象及環(huán)境的工況，自動(dòng)地選擇最佳的控制規(guī)識別的方法獲得對象及環(huán)境的工況，自動(dòng)地選擇最佳的控制規(guī)律律 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn))(tX2 2、主要控制變量、主要控制變量 對一臺機(jī)器人的控制，本質(zhì)上就是對下列雙向方程式的控制：對一臺機(jī)器人的控制，本質(zhì)上就是對下列雙向方程式的控制：)()()()()(tXttCtTtV其中： 為末端執(zhí)行裝置的狀態(tài)，包括位置、姿態(tài)和開閉狀態(tài)等為關(guān)節(jié)變量 為作用在各關(guān)節(jié)上的力矩矢量為各傳動(dòng)電動(dòng)

40、機(jī)的力矩矢量，經(jīng)過變送器送到各個(gè)關(guān)節(jié)為施加在電動(dòng)機(jī)上的電流或電壓矢量)(t)(tC)(tT)(tV1至6鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)3 3、 機(jī)器人控制層級機(jī)器人控制層級 、第一級：人工智能級 （最高級）處于研究階段 問題：詞匯和自然語言理解、規(guī)劃、任務(wù)描述，構(gòu)造 、第二級：控制模式級 建立 之間的雙向關(guān)系，可建立四種模型： 問題：I、無法知道如何正確地建立各連接部分的機(jī)械誤差，如干摩擦和關(guān)節(jié)的擾性等。 II、即使能夠考慮這些誤差，但其模型將包含數(shù)以千計(jì)的參數(shù)，而且處理機(jī)將無法以適當(dāng)?shù)乃俣葓?zhí)行所有必須的在線操作。 III、控制

41、對模型變換的響應(yīng)：模型越復(fù)雜，對模型的變換就越困難，尤其是模型具有非線性時(shí)，困難將更大。 )(tX)()()()(tXttCtT)(tT關(guān)節(jié)式機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)器人模型任務(wù)空間內(nèi)的關(guān)節(jié)變量與被控制值間的關(guān)系模型實(shí)際空間內(nèi)的機(jī)器人模型)(tC)(t)(tX傳動(dòng)裝置模型鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)、第三級：伺服系統(tǒng)級 研究機(jī)器人的一般實(shí)際問題 解決下列問題： 系統(tǒng)組成：伺服執(zhí)行元件（電動(dòng)機(jī)）、伺服運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器（功率放大器）、運(yùn)動(dòng)特性（位置、速度、加速度）檢測元件 主要類型：數(shù)字控制伺服系統(tǒng) 基本控制算法：PID控制器，原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)、魯棒性強(qiáng)、適應(yīng)面廣鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專

42、訓(xùn) 美國和日本的科學(xué)家聯(lián)手完成一美國和日本的科學(xué)家聯(lián)手完成一項(xiàng)遠(yuǎn)距離實(shí)驗(yàn)：在美國獲取的一項(xiàng)遠(yuǎn)距離實(shí)驗(yàn)：在美國獲取的一只猴子的大腦發(fā)出的信號，通過只猴子的大腦發(fā)出的信號，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸，并成功地用這些信互聯(lián)網(wǎng)傳輸，并成功地用這些信號對一個(gè)機(jī)器人進(jìn)行了控制。號對一個(gè)機(jī)器人進(jìn)行了控制。 這是世界上第一個(gè)腦波搖控機(jī)器這是世界上第一個(gè)腦波搖控機(jī)器人實(shí)驗(yàn)。雖然這項(xiàng)結(jié)果目前僅限人實(shí)驗(yàn)。雖然這項(xiàng)結(jié)果目前僅限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，但未來如果能用于于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，但未來如果能用于人類，醫(yī)生可以幫助肢體嚴(yán)重癱人類，醫(yī)生可以幫助肢體嚴(yán)重癱瘓的病人恢復(fù)肢體活動(dòng)能力，也瘓的病人恢復(fù)肢體活動(dòng)能力，也有助開發(fā)更像人的機(jī)器人。有助開發(fā)更像人

43、的機(jī)器人。Cbi(Computational Brain interface)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 2.42.4 機(jī)器人傳感系統(tǒng)機(jī)器人傳感系統(tǒng)這款機(jī)器人能唱能跳，還會(huì)接吻這款機(jī)器人能唱能跳，還會(huì)接吻“E.M.A.”E.M.A.”這款機(jī)器人能識別商標(biāo)、品酒并這款機(jī)器人能識別商標(biāo)、品酒并推薦哪道小菜適合那種酒推薦哪道小菜適合那種酒鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)用戶可以通過移動(dòng)電話控制用戶可以通過移動(dòng)電話控制這款機(jī)器人的移動(dòng)。它配有這款機(jī)器人的移動(dòng)。它配有一個(gè)內(nèi)置攝像頭，能拍下周一個(gè)內(nèi)置攝像頭，能拍下周圍環(huán)境的照片，在家或辦公圍環(huán)境的照片，在家或辦公室看門護(hù)院。室看門護(hù)院。 語音傳

44、感器機(jī)器人語音傳感器機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)自動(dòng)避障機(jī)器人自動(dòng)避障機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)第三單元：機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例第三單元：機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例 及發(fā)展前景及發(fā)展前景一、焊接機(jī)器人一、焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人焊接機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最為廣泛的一種類型，應(yīng)用最為廣泛的一種類型，即應(yīng)用于焊接操作的工業(yè)機(jī)即應(yīng)用于焊接操作的工業(yè)機(jī)器人。器人。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 按照其應(yīng)用，通常可分為以下幾按照其應(yīng)用，通常可分為以下幾類：類：1 1、弧焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人 ：最常用的應(yīng)用范圍是結(jié)構(gòu)鋼的熔化極活：最常用的應(yīng)用范圍是結(jié)構(gòu)鋼的熔化極活性氣體保護(hù)焊（性氣體保護(hù)

45、焊（COCO2 2、MAGMAG）、不鏽鋼、鋁的熔化極惰性氣）、不鏽鋼、鋁的熔化極惰性氣體保護(hù)焊（體保護(hù)焊（MIGMIG），各種金屬的鎢極惰性氣體保護(hù)焊（），各種金屬的鎢極惰性氣體保護(hù)焊（TIGTIG）等。等。 2 2、點(diǎn)焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人: : 典型的應(yīng)用領(lǐng)域是汽車車身的焊裝流水典型的應(yīng)用領(lǐng)域是汽車車身的焊裝流水線。但現(xiàn)在有一種趨勢，即點(diǎn)焊機(jī)器人在中小型零部件制線。但現(xiàn)在有一種趨勢，即點(diǎn)焊機(jī)器人在中小型零部件制造企業(yè)的應(yīng)用也不斷在擴(kuò)造企業(yè)的應(yīng)用也不斷在擴(kuò)展。展。 1.1 1.1 焊接機(jī)器人分類焊接機(jī)器人分類鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)弧焊機(jī)器人弧焊機(jī)器人 點(diǎn)焊機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（

46、成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 1.2 1.2 焊焊接機(jī)器人的組成接機(jī)器人的組成焊接機(jī)器人主要包括焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部兩部分。分。 1 1、機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。、機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。 2 2、焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源，（包、焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組括其控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對于智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感成。對于智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置器及其控制裝置等。

47、等。 下圖表下圖表示弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人的基本組成。示弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人的基本組成。鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)自由度自由度（degree of freedomdegree of freedom，DOFDOF） 焊接機(jī)器人一般具有焊接機(jī)器人一般具有5 56 6個(gè)自由度個(gè)自由度位姿位姿（PosePose），），指工具的位置和姿態(tài)。指工具的位置和姿態(tài)。末端操作器末端操作器（End EffectorEnd Effector），），位于機(jī)器人腕部末端，直接執(zhí)行工作要求的裝置，如夾持器、位于機(jī)器人腕部末端，直接執(zhí)行工作要求的裝置，如夾持器、焊槍、焊鉗等焊槍、

48、焊鉗等額定負(fù)載額定負(fù)載（PayloadPayload），），也稱為持重也稱為持重弧焊機(jī)器人：弧焊機(jī)器人：5 52020kgkg點(diǎn)焊機(jī)器人：點(diǎn)焊機(jī)器人：5050200200kgkg 1.3 1.3 焊接機(jī)器人技術(shù)參數(shù)焊接機(jī)器人技術(shù)參數(shù)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)二、噴漆機(jī)器人（二、噴漆機(jī)器人（spray painting robotspray painting robot） 噴漆機(jī)器人能在惡噴漆機(jī)器人能在惡劣環(huán)境下連續(xù)工作，并劣環(huán)境下連續(xù)工作，并具有工作靈活、工作精具有工作靈活、工作精度高等特點(diǎn)，因此噴漆度高等特點(diǎn)，因此噴漆機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于汽機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于汽車、大型結(jié)構(gòu)件等噴漆車、大

49、型結(jié)構(gòu)件等噴漆生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品的生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減輕操作人員勞動(dòng)率、減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。強(qiáng)度。 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)2.1 2.1 噴漆機(jī)器人工作特噴漆機(jī)器人工作特點(diǎn)點(diǎn) 噴涂機(jī)器人在使用環(huán)境和動(dòng)作要求上有如下的特點(diǎn)噴涂機(jī)器人在使用環(huán)境和動(dòng)作要求上有如下的特點(diǎn): : 工作環(huán)境包含易爆的噴涂劑蒸氣工作環(huán)境包含易爆的噴涂劑蒸氣; ; 沿軌跡高速運(yùn)動(dòng)，途經(jīng)各點(diǎn)均為作業(yè)點(diǎn)沿軌跡高速運(yùn)動(dòng)，途經(jīng)各點(diǎn)均為作業(yè)點(diǎn); ; 多數(shù)和被噴涂件都搭載在傳送帶上，邊移動(dòng)邊噴涂多數(shù)和被噴涂件都搭載在傳送帶上，邊移動(dòng)邊噴涂，所，所 以以它需要一些特殊性能。它需要

50、一些特殊性能。 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)2.22.2 噴漆機(jī)器人分噴漆機(jī)器人分類類 噴涂機(jī)器人通常有噴涂機(jī)器人通常有兩類：兩類： 液壓噴涂機(jī)器人液壓噴涂機(jī)器人 電動(dòng)噴涂機(jī)器人電動(dòng)噴涂機(jī)器人鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) 噴漆機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系噴漆機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動(dòng)的噴漆機(jī)器人還包括液壓油源，如油統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動(dòng)的噴漆機(jī)器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機(jī)等。泵、油箱和電機(jī)等。 2.32.3、噴漆機(jī)器人結(jié)構(gòu)、噴漆機(jī)器人結(jié)構(gòu)鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)1.防爆吹掃單元防爆吹掃單元吹掃系統(tǒng)的作用吹掃系統(tǒng)的作用:

51、 :在包含有電氣元件的機(jī)械手內(nèi)部施加過壓，阻止爆炸性氣體在包含有電氣元件的機(jī)械手內(nèi)部施加過壓，阻止爆炸性氣體進(jìn)入到機(jī)械手里面進(jìn)入到機(jī)械手里面. .吹掃系統(tǒng)組成吹掃系統(tǒng)組成: :危險(xiǎn)區(qū)域之外的危險(xiǎn)區(qū)域之外的吹掃單元吹掃單元. . 機(jī)械手內(nèi)部的機(jī)械手內(nèi)部的吹掃傳感器吹掃傳感器. .控制柜內(nèi)的控制柜內(nèi)的吹掃控制電路吹掃控制電路. .鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)噴涂機(jī)器人吹掃單元噴涂機(jī)器人吹掃單元A A型吹掃單元型吹掃單元: :安裝在噴房安裝在噴房( (危險(xiǎn)區(qū)危險(xiǎn)區(qū)) )外部外部B B型吹掃單元型吹掃單元: :安裝在噴房安裝在噴房( (危險(xiǎn)區(qū)危險(xiǎn)區(qū)) )內(nèi)部內(nèi)部鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)

52、噴涂機(jī)器人吹掃單元噴涂機(jī)器人吹掃單元鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) IRB5400機(jī)器人吹掃區(qū)域機(jī)器人吹掃區(qū)域來自吹掃單元的空氣經(jīng)由柔性軟管（內(nèi)含電纜）進(jìn)入到支座單元內(nèi)。來自吹掃單元的空氣經(jīng)由柔性軟管（內(nèi)含電纜）進(jìn)入到支座單元內(nèi)。從支座單元流出，經(jīng)由底座單元和垂直臂，空氣被傳送到水平臂的后部。從支座單元流出，經(jīng)由底座單元和垂直臂，空氣被傳送到水平臂的后部。 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn) IRB500機(jī)器人吹掃區(qū)域機(jī)器人吹掃區(qū)域來自吹掃單元的空氣經(jīng)由柔性軟管（內(nèi)含電纜）進(jìn)入到支座單元內(nèi)。來自吹掃單元的空氣經(jīng)由柔性軟管（內(nèi)含電纜）進(jìn)入到支座單元內(nèi)。從支座單元流出，經(jīng)由底座單元和垂直臂，空

53、氣被傳送到水平臂的后部。從支座單元流出，經(jīng)由底座單元和垂直臂，空氣被傳送到水平臂的后部。 鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)ABB機(jī)器人噴頭機(jī)器人噴頭鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)FANUC P-250iA鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)P-250iA/15主要特性和優(yōu)點(diǎn) 高性能，應(yīng)用廣高性能，應(yīng)用廣 工作范圍大- 1400/1400 arms 最大噴涂速度- 1500 mm/s 負(fù)重- 15Kg Applicator & 15Kg on Arm 密封的中空手腕- 140deg bend 工業(yè)應(yīng)用中最大的工作范圍 工業(yè)應(yīng)用中最快的關(guān)節(jié)速度鴻超準(zhǔn)（成都）自動(dòng)化人才初級班專訓(xùn)P-250iA/