【正文】 相應(yīng)時(shí)間短，一般在幾十毫秒之內(nèi)；發(fā)熱和噪音明顯降低。由于線圈繞在轉(zhuǎn)子上，散熱問(wèn)題不易解決，功率不能太大。 右圖為 PUMA560機(jī)器人，工具在當(dāng)前位姿條件下，具有 8組解。 例如，對(duì)于平面 2R機(jī)械手，可直觀地寫(xiě)出其運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題：45第五節(jié) 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題的相關(guān)問(wèn)題 p點(diǎn)在圓環(huán)內(nèi)有解 通常將解存在的區(qū)域稱(chēng)為機(jī)器人的工作空間。（Denavit 和 Hartenberg提出的）38第三節(jié) 機(jī)器人連桿參數(shù)及連桿坐標(biāo)系連桿坐標(biāo)系為了確定各連桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，在各連桿上分別建立一個(gè)坐標(biāo)系。29第二節(jié) 坐標(biāo)變換 坐標(biāo)平移坐標(biāo)系｛ B｝ 與｛ A｝ 具有相同的方位，但｛ B｝ 的原點(diǎn)與｛ A｝ 的原點(diǎn)不重合，則空間任意點(diǎn) P在｛ A｝ 中的描述可以表示為：稱(chēng)為坐標(biāo)平移方程30第二節(jié) 坐標(biāo)變換 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系｛ B｝ 與｛ A｝ 原點(diǎn)重合，但兩者的方位不同，則空間任意點(diǎn) P在｛ A｝ 中的描述可以表示為：稱(chēng)為坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)方程 一般變換坐標(biāo)系｛ B｝ 與｛ A｝ 既不共原點(diǎn)，方位亦不同，此時(shí)，31第二節(jié) 坐標(biāo)變換 齊次坐標(biāo)變換用 41 列向量表示三維空間坐標(biāo)系中的點(diǎn)：稱(chēng)為齊次坐標(biāo)，齊次坐標(biāo)具有不唯一性。216。216。通常作為機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)，反映機(jī)器人靈活性，對(duì)于焊接機(jī)器人一般具有 5－ 6個(gè)自由度216。? 第三代：智能機(jī)器人，具有高度的適應(yīng)性，有自行學(xué)習(xí)、推理、決策等功能，處在研究階段。歐洲：奧地利 IGM、 德國(guó) CLOOS、 KUKA、 瑞典 ABB216。2023年，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，全世界工業(yè)機(jī)器人總量為 757,000臺(tái)，其中? 日本， 402,200臺(tái)? 美國(guó)， 92,900臺(tái)? 德國(guó)， 81,200臺(tái)? 新加坡， 5,300臺(tái)? 臺(tái)灣， 6,400臺(tái)216。216。 縮短產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資；216。機(jī)器人屬于典型的具有柔性的設(shè)備。所以現(xiàn)代企業(yè)要盡量擺脫這種對(duì)專(zhuān)門(mén)人員的依賴(lài)，采用自動(dòng)化的機(jī)器設(shè)備來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量及效率?；『笝C(jī)器人離線編程及標(biāo)定技術(shù)216。機(jī)器人焊接系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)主要參考教材：216。216。 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，企業(yè)的產(chǎn)品從單一品種大批量生產(chǎn)變?yōu)槎嗥贩N小批量，要求生產(chǎn)線具有更大的柔性。 可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品焊接自動(dòng)化；216。ISO， 1987：工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。這些機(jī)器人中 45％為焊接機(jī)器人（點(diǎn)焊、弧焊）216。韓國(guó)： HYUNDAI216。12三、機(jī)器人的分類(lèi)216。位姿 （ Pose）， 指工具的位置和姿態(tài)。軌跡重復(fù)精度 （ Path Repeatability）， 沿同一軌跡跟隨 N次，所測(cè)得的軌跡之間的一致程度23第二章 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析第一節(jié) 位置和姿態(tài)的表示第二節(jié) 坐標(biāo)變換第三節(jié) 機(jī)器人連桿參數(shù)及連桿坐標(biāo)系第四節(jié) 連桿坐標(biāo)變換及運(yùn)動(dòng)學(xué)方程第五節(jié) 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題的相關(guān)問(wèn)題24機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究?jī)?nèi)容 一般可以將機(jī)器人看作是一個(gè)開(kāi)鏈?zhǔn)蕉噙B桿機(jī)構(gòu)，始端連桿就是機(jī)器人的機(jī)座，末端連桿與工具相連，相鄰連桿之間用一個(gè)關(guān)節(jié)連接在一起。 剛體的位置和姿態(tài)描述? 在直角坐標(biāo)系｛ A｝ 中，任意一點(diǎn) P的位置可以用 31列向量表示。引入齊次坐標(biāo)后，一般變換變?yōu)椋?2第二節(jié) 坐標(biāo)變換稱(chēng)為齊次變換矩陣33第二節(jié) 坐標(biāo)變換舉例：如果xB與 yA同向； yB與 zA同向； zB與 xA同向。與機(jī)座固接的坐標(biāo)系記為｛ 0｝，與連桿 i 固接的坐標(biāo)系記為｛ i｝坐標(biāo)系｛ i－ 1｝ 的建立過(guò)程：? zi1與軸 i1重合，一般指向關(guān)節(jié) i1? xi1與 ai1重合，指向關(guān)節(jié) i? yi1按右手法則確定， yi1=zi1xi1? 原點(diǎn)取在軸 i1與 ai1交點(diǎn)上連桿 i1軸 i1軸 i連桿 i39第三節(jié) 機(jī)器人連桿參數(shù)及連桿坐標(biāo)系對(duì)于基坐標(biāo)系｛ 0｝，一般約定當(dāng)關(guān)節(jié) 1變量為零時(shí)，｛ 0｝與｛ 1｝重合對(duì)于末端連桿坐標(biāo)系｛ n｝， 也約定，當(dāng)關(guān)節(jié) n1為零時(shí)，｛ n｝ 與｛ n1｝ 重合 連桿參數(shù)在坐標(biāo)系中的含義： 連桿 i1軸 i1 軸 i連桿 i40第四節(jié) 連桿坐標(biāo)變換及運(yùn)動(dòng)學(xué)方程在各連桿上建立坐標(biāo)系之后，可以進(jìn)行連桿坐標(biāo)系之間的變換。分為 2類(lèi)：? 靈活工作空間，工具能以任意姿態(tài)到達(dá)的目標(biāo)點(diǎn)集合；? 可達(dá)工作空間，機(jī)器人工具至少能以一個(gè)姿態(tài)到達(dá)的目標(biāo)點(diǎn)集合。47第五節(jié) 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題的相關(guān)問(wèn)題 如何選??？? 避免碰撞；? 最短行程；? 多動(dòng)小關(guān)節(jié)，少動(dòng)大關(guān)節(jié)； 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)：運(yùn)動(dòng)與受力之間的關(guān)系? 正問(wèn)題：根據(jù)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩，計(jì)算操作臂的運(yùn)動(dòng)（位移、速度、加速度）；? 逆問(wèn)題：已知機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的位移、速度、加速度，求所需每個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力矩；48第三章 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)第一節(jié) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)第二節(jié) 位置控制49第一節(jié) 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)是機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。52第一節(jié) 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 交流伺服電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)子是永磁的，線圈繞在定子上，沒(méi)有電刷。54第一節(jié) 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 減速機(jī) 目前，機(jī)器人普遍采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，為了提高控制精度，增大驅(qū)動(dòng)力矩，一般均需配置減速機(jī)。 逆運(yùn)動(dòng)學(xué) 關(guān)節(jié)位置控制軌跡的示教點(diǎn)位姿反饋插補(bǔ)算法 中間位姿關(guān)節(jié)電機(jī) 1上位計(jì)算機(jī)伺服控制器關(guān)節(jié)位置控制反饋關(guān)節(jié)電機(jī) 257第二節(jié) 位置控制 插補(bǔ)方式：? 定時(shí)插補(bǔ)每隔一定時(shí)間插補(bǔ)一次，插補(bǔ)時(shí)間間隔 Ts一般不超過(guò) 25ms? 定距插補(bǔ)每隔一定距離插補(bǔ)一次，可避免快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，定時(shí)插補(bǔ)造成的軌跡失真。 目前，對(duì)機(jī)器人編程的方式可以分為以下三種：? 示教編程? 機(jī)器人語(yǔ)言編程? 離線編程63第一節(jié) 機(jī)器人的編程基礎(chǔ)示教編程 示教編程是目前工業(yè)機(jī)器人廣泛使用的編程方法，根據(jù)任務(wù)的需要，將機(jī)器人末端工具移動(dòng)到所需的位置及姿態(tài)，然后把每一個(gè)位姿連同運(yùn)行速度、焊接參數(shù)等記錄并存儲(chǔ)下來(lái)，機(jī)器人便可以按照示教的位姿再現(xiàn)。 VAL屬于動(dòng)作級(jí)。OLP控制器現(xiàn)場(chǎng)70第一節(jié) 機(jī)器人的編程基礎(chǔ)離線編程的優(yōu)點(diǎn)? 減少機(jī)器人不工作時(shí)間? 改善了編程環(huán)境；使編程者遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的工作環(huán)境? 提高了編程效率與質(zhì)量；可使用高級(jí)語(yǔ)言對(duì)復(fù)雜任務(wù)編程? 便于和 CAD系統(tǒng)集成 , 實(shí)現(xiàn) CAD/CAM／ Robotics一體化。該軟件是早期比較著名的的軟件之一，用于設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)機(jī)器人制造單元和機(jī)器人離線編程。因其顯著優(yōu)點(diǎn)，引起國(guó)內(nèi)外的諸多研究與開(kāi)發(fā)，并出現(xiàn)了一些專(zhuān)業(yè)公司，推動(dòng)了離線編程技術(shù)的實(shí)用化。80第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)機(jī)器人離線編程原理 如前所述，機(jī)器人離線編程是在一個(gè)虛擬的環(huán)境中對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程。要求與機(jī)器人控制器采用一致的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法，或直接提供直角坐標(biāo)給機(jī)器人控制器，由控制器進(jìn)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算?？梢圆捎枚嗵幚砥骷夹g(shù)，通常采用單處理器分時(shí)操作（多任務(wù)系統(tǒng)）。利用通信接口可以把仿真系統(tǒng)所生成的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器人控制器可以接受的的代碼。標(biāo)簽點(diǎn)圖形是由三個(gè)互相垂直的一定長(zhǎng)度直線、標(biāo)簽點(diǎn)名稱(chēng)以及 X、 Y、 Z字符組成，不隨用戶(hù)觀察視點(diǎn)變化，便于用戶(hù)觀察與利用。因此，路徑功能使離線編程的效率比示教編程的效率高得多。在機(jī)器人工作單元中，有眾多個(gè)部件，如果每?jī)蓚€(gè)部件之間都進(jìn)行碰撞檢測(cè)，則每一步碰撞檢測(cè)將花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。因此，機(jī)器人弧焊任務(wù)級(jí)離線編程需要如下支撐技術(shù)：? 焊接工件特征建模技術(shù)? 焊接參數(shù)規(guī)劃技術(shù)? 弧焊機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù) 101第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)焊接工件特征建模技術(shù)： 對(duì)于任務(wù)級(jí)的離線編程系統(tǒng)，不僅要得到工件幾何模型，還要得到工件的加工信息（如焊縫位姿、板厚、材料和坡口等等）。裝配特征是指記錄焊板之間相對(duì)位置和拓?fù)潢P(guān)系的一組特征（如板號(hào)、板之間的面和邊，對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)等）。 焊接參數(shù)分類(lèi) 焊前準(zhǔn)備參數(shù)（焊接方法，焊絲等）焊接過(guò)程參數(shù)（電流，電壓等）107第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)u焊接參數(shù)規(guī)劃器的結(jié)構(gòu)108第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)u基于 RBR和 CBR的焊前準(zhǔn)備參數(shù)規(guī)劃模塊RBR － RuleBased ReasoningCBR – CaseBased Reasoning109第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)u基于 CBR和 ANN的焊接過(guò)程參數(shù)規(guī)劃模塊ANN Artificial Neural Network110第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)弧焊機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)： 焊接路徑規(guī)劃是指在焊接過(guò)程中確定實(shí)現(xiàn)最佳焊接質(zhì)量的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)各路徑點(diǎn)處的各關(guān)節(jié)值。焊接路徑規(guī)劃的 目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)最佳焊接質(zhì)量 。103第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)u焊接工件數(shù)據(jù)模型 在實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)中，焊板由焊接接頭以一定順序相連接，并且由于不同形式的焊接接頭（如對(duì)接、角接等等）都有其固定的分類(lèi)和描述位置形狀的參數(shù)，這使得焊接連接與裝配連接有相同之處。這同其它 CAD/CAM系統(tǒng)面臨的問(wèn)題是一樣的，因此必須