【文章內(nèi)容簡介】 、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等 7個(gè)特征的柔性機(jī)器 ”。 ?加藤一郎提出，機(jī)器人具有： ①具有腦、手、腳等三要素的個(gè)體；②具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠(yuǎn)方信息）和接觸傳感器；③具有平衡覺和固有覺的傳感器。 機(jī)器人的定義 ◆ 1967年日本召開的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議上，就提出了兩個(gè)有代表性的定義： ◆ 1987年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了定義： “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)?！? ◆ 我國科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是： “ 機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。 工業(yè)機(jī)器人的組成與分類 工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成 工業(yè)機(jī)器人的組成 ? 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 手部 ：用于抓取對(duì)象 ， 有夾持式 、 吸附式等不同結(jié)構(gòu) 腕部 ：聯(lián)接手部和手臂部件 ， 用以調(diào)整手部姿態(tài)和方位 臂部 ：承載負(fù)荷 ， 改變空間位置 機(jī)身 ：支撐臂部部件 ， 擴(kuò)大臂部活動(dòng)和作業(yè)范圍 機(jī)座及行走機(jī)構(gòu) ：機(jī)器人基礎(chǔ)件 ， 確定或改變 機(jī)器人位置 ? 控制系統(tǒng) 控制機(jī)器人按給定的程序動(dòng)作 ， 記憶 示教指令 ， 再現(xiàn)示教信息 。 ? 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成規(guī)定作業(yè) 。 ? 位置檢測裝置 檢測運(yùn)動(dòng)位置和工作狀態(tài) 。 工業(yè)機(jī)器人的分類 按系統(tǒng)功能分類 ?專用 機(jī)器人 :以 固定程序工作機(jī)器人，結(jié)構(gòu)簡單、無獨(dú)立控制系統(tǒng)、造價(jià)低廉，如自動(dòng)換刀機(jī)械手。 ?通用 機(jī)器人 :可 完成多種作業(yè)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作范圍大，定位精度高，通用性強(qiáng)。 ?示教再現(xiàn)式機(jī)器人 :示教 操作后，能按示教的順序、位置、條件重現(xiàn)示教作業(yè)。 ?智能機(jī)器人 :具有 視覺、聽覺、觸覺功能，通過比較和識(shí)別 ,作出決策和規(guī)劃，完成預(yù)定的動(dòng)作。 工業(yè)機(jī)器人的分類 按驅(qū)動(dòng)方式分類 ?氣壓傳動(dòng) 機(jī)器人 :以 壓縮空氣作為動(dòng)力源 ， 高速輕載 ； ?液壓傳動(dòng) 機(jī)器人 :采用 液壓驅(qū)動(dòng)，負(fù)載 能力 強(qiáng)、傳動(dòng) 平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊 、 動(dòng)作 靈敏； ?電氣傳動(dòng) 機(jī)器人 :交 直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 結(jié)構(gòu) 簡單、響應(yīng) 快、精度高。 工業(yè)機(jī)器人的分類 按結(jié)構(gòu)形式分 ?直角坐標(biāo)機(jī)器人 有三個(gè)正交平移坐標(biāo)軸 ,各個(gè)坐標(biāo)軸 運(yùn)動(dòng)獨(dú)立（圖 a）； ?圓柱坐標(biāo)機(jī)器人 有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和兩個(gè)平移軸（圖 b）； ?關(guān)節(jié)機(jī)器人 類似人手臂，由各關(guān)節(jié)組成，可實(shí)現(xiàn)三個(gè)方 向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（圖 c） ； ?球坐標(biāo)機(jī)器人 有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和一個(gè)平移軸（圖 d）。 工業(yè)機(jī)器人的性能指標(biāo) ?自由度 獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)，自由度數(shù)越高，完成的 動(dòng)作 越復(fù)雜 ，通用性越強(qiáng)，應(yīng)用范圍也越廣。 ?工作空間 :機(jī)器人 進(jìn)行工作的空間范圍。 ?提取 重力 : 微型機(jī)器人，提取重力 10N以下； 小型 機(jī)器人，提取重力 1050N； 中型 機(jī)器人，提取重力 50300N； 大型 機(jī)器人，提取重力 300500N； 重型 機(jī)器人，提取重力 500N以上。 ?運(yùn)動(dòng) 速度 :運(yùn)動(dòng) 速度影響工作效率，與所提取的 重 力和位置 精度有關(guān)。 ?位置 精度 :機(jī)器人 定位精度一般在 177。 機(jī)器人的工作空間 a)圓柱坐標(biāo)機(jī)器人 b)球坐標(biāo)機(jī)器人 c)關(guān)節(jié)機(jī)器人 工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù) 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成框圖 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的分類 ?按控制回路： 開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng) ?按控制硬件： 機(jī)械控制、液壓控制、順序控制和計(jì)算機(jī)控制 ?按自動(dòng)化程度： 順序控制、程序控制、自適應(yīng)控制、智能控制 ?按編程方式： 物理設(shè)置編程 由設(shè)置固定限位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng) /停機(jī)操作 示教編程 示教完成操作信息記憶，然后再現(xiàn)示教過程 離線編程 通過機(jī)器人語言進(jìn)行編程控制 ?按控制軌跡 ： 點(diǎn)位控制 不要求末端操作速度和運(yùn)動(dòng)軌跡，僅要求各 坐標(biāo) 精確 控制 輪廓控制 沒有插補(bǔ)器，按離散點(diǎn)坐標(biāo)及速度完成輪廓控制 工業(yè)機(jī)器人的位置伺服控制 位置伺服控制類型： 關(guān)節(jié)伺服控制 以每個(gè)關(guān)節(jié)作為單輸入 /單輸出系統(tǒng)； 坐標(biāo)伺服控制 以手臂末端位置矢量作為控制目標(biāo)值。 剛性臂控制系統(tǒng)的構(gòu)成 關(guān)節(jié)伺服控制 關(guān)節(jié)伺服控制的構(gòu)成 qdi:各關(guān)節(jié)位移指令目標(biāo)值 qi,qi’ :各關(guān)節(jié)位置和速度反饋信號(hào) 工業(yè)機(jī)器人的自適應(yīng)控制 模型參考自適應(yīng)控制 自校正適應(yīng)控制系統(tǒng) 示教編程 示教階段 :撥動(dòng)示教盒按鈕或手握機(jī)器人手臂，使之按需要 姿勢和路線進(jìn)行工作，示教信息存儲(chǔ)在記憶裝置中。 工作再現(xiàn) :從記憶裝置調(diào)用存儲(chǔ)信息，再現(xiàn)示教階段動(dòng)作。 點(diǎn)位控制示教： 逐一使每個(gè)軸達(dá)到需要編程點(diǎn)位置。 輪廓控制示教 ：握住示教臂，以要求速度通過所給路線。 特點(diǎn)： 通過示教直接產(chǎn)生控制程序，無須手工編程，簡單 方便，適用于大批量生產(chǎn)。 不足： 軌跡精確度不高，需要存儲(chǔ)容量大。 工業(yè)機(jī)器人的編程技術(shù) 示教再現(xiàn)式控制系統(tǒng)工作原理 機(jī)器人示教臂 離線編程 HOLPSS離線編程與仿真系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 機(jī)器人編程語言 ?動(dòng)作級(jí)語言 每一個(gè)命令對(duì)應(yīng)一個(gè)動(dòng)作，語句格式為： MOVE TO destination 語句簡單，易于編程；不能進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，通信能力差，代表性語言： VAL 。 ?對(duì)象級(jí)語言 有與動(dòng)作語言類似功能，能處理傳感器信息；通信和數(shù)字運(yùn)算功能強(qiáng)，代表性語言有 AML、 AUTOPASS。 ?任務(wù)級(jí)語言 操作者直接下命令，不需要規(guī)定機(jī)器人每個(gè)動(dòng)作細(xì)節(jié)，自動(dòng)推理規(guī)劃，自動(dòng)生成機(jī)器人的動(dòng)作。 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展回顧 50年代 萌芽期 58年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在美國問世。 60年代 黎明期 推出圓柱坐標(biāo)、球坐標(biāo)機(jī)器人，日本引進(jìn)美國機(jī)器人技術(shù)。 70年代 實(shí)用化期 計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人、關(guān)節(jié)型機(jī)器人問世，推出 VAL編程語言、視覺力覺傳感器； 72年 中國 第一臺(tái)機(jī)器人誕生； 70年代末全世界擁有 萬臺(tái) 以上機(jī)器人；日本成為機(jī)器人王國。 80年代 普及期 80年代末機(jī)器人總數(shù)已達(dá) 45萬臺(tái) 。 90年代 擴(kuò)展?jié)B透期 具有感覺機(jī)器人實(shí)用化，智能機(jī)器人相繼出現(xiàn)并開始走向應(yīng)用； 1997年底，機(jī)器人總量達(dá) 95萬臺(tái) 。 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展回顧與展望 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展展望 ?執(zhí)行機(jī)構(gòu) 具有 柔性感、靈巧性手爪和手臂； ?驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 采用 形狀記憶合金、人工肌肉、壓電