機(jī)器人基礎(chǔ)緒論-資料下載頁(yè)
2025-01-18 18:03本頁(yè)面
【正文】 機(jī)器人 ? 二 、 護(hù)士助手機(jī)器人 三、排雷機(jī)器人 ? 四、特種機(jī)器人 ? 除以上三種移動(dòng)機(jī)器人外，根據(jù)具體的應(yīng)用目的，還出現(xiàn)了一些其他種類的移動(dòng)機(jī)器人。如前所述的墻壁清洗機(jī)器人、爬纜索機(jī)器人以及管內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人等。這些機(jī)器人都是根據(jù)某種特殊目的設(shè)計(jì)的特種機(jī)器人。 智能機(jī)器人的應(yīng)用 機(jī)器人的組成與技術(shù)參數(shù) ? 機(jī)器人的基本組成 ? 作為一個(gè)系統(tǒng)機(jī)器人，一般由三部分、六個(gè)子系統(tǒng)組成，如圖 。這三部分是機(jī)械部分、傳感部分、控制部分；六個(gè)子系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、機(jī)器人 環(huán)境交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù) ? 機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)反映了機(jī)器人可勝任的工作、具有的最高操作性能等 情況，是選擇、設(shè)計(jì)、應(yīng)用機(jī)器人所必須考慮的問題。機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù) 一般有自由度、分辨率、精度、重復(fù)定位精度、工作范圍、承載能力及最大速 度等。 ? 一、自由度 ? 自由度是指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，不包括手爪 (末端執(zhí)行器 )的開合自由度。在三維空間中描述一個(gè)物體的位置和姿態(tài) (簡(jiǎn)稱位姿 )需要 6個(gè)自由度。 ? 從運(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)看，完成某一特定作業(yè)時(shí)具有多余自由度的機(jī)器人稱為冗余自由度機(jī)器人，亦稱冗余度機(jī)器人。 ? 利用冗余的自由度可以增加機(jī)器人的靈活性，躲避障礙物和改善動(dòng)力性能。人的手臂 (大臂、小臂、手腕 )共有 7個(gè)自由度，所以工作起來(lái)很靈巧，可回避障礙物從不同方向到達(dá)同一個(gè)目的點(diǎn)。 ? 二、分辨率 ? 在機(jī)器人學(xué)中，精度常常容易和分辨率、重復(fù)定位精度相混淆。機(jī)器人的分辨率由系統(tǒng)設(shè)計(jì)檢測(cè)參數(shù)決定，并受到位置反饋檢測(cè)單元性能的影響。 ? 分辨率分為編程分辨率與控制分辨率，統(tǒng)稱為系統(tǒng)分辨率。 ? 編程分辨率是指程序中可以設(shè)定的最小距離單位，又稱基準(zhǔn)分辨率。例如：當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn) 176。，機(jī)器人腕點(diǎn)即手臂尖端點(diǎn)移動(dòng)的直線距離為 mm時(shí)，其基準(zhǔn)分辨率為 mm。 ? 控制分辨率是位置反饋回路能夠檢測(cè)到的最小位移量。例如：若每周 (轉(zhuǎn) ) 1?000個(gè)脈沖的增量式編碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸安裝，則電動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn) 176。 (360176。， 1?000 r/min)，編碼盤就發(fā)出一個(gè)脈沖， 176。以下的角度變化無(wú)法檢測(cè)，該系統(tǒng)的控 ? 制分辨率為 176。顯然，當(dāng)編程分辨率與控制分辨率相等時(shí)，系統(tǒng)性能達(dá)到最高。 ? 三、精度 ? 機(jī)器人的精度主要依存于機(jī)械誤差、控制算法誤差與分辨率系統(tǒng)誤差。 ? 機(jī)械誤差主要產(chǎn)生于傳動(dòng)誤差、關(guān)節(jié)間隙與連桿機(jī)構(gòu)的撓性。傳動(dòng)誤差是由輪齒誤差、螺距誤差等所引起的；關(guān)節(jié)間隙是由關(guān)節(jié)處的軸承間隙、諧波齒隙等引起的；連桿機(jī)構(gòu)的撓性隨機(jī)器人位形、負(fù)載的變化而變化。 ? 控制算法誤差主要指算法能否得到直接解和算法在計(jì)算機(jī)內(nèi)的運(yùn)算字長(zhǎng)所造成的 BIT(比特 )誤差。作為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，因?yàn)?16位以上 CPU進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算，精度可達(dá)到82位以上，所以 BIT誤差與機(jī)構(gòu)誤差相比基本可以忽略不計(jì)。 ? 分辨率系統(tǒng)誤差可取基準(zhǔn)分辨率。其理由是基準(zhǔn)分辨率以下的變位既無(wú)法編程又無(wú)法檢測(cè)，故誤差的平均值可取基準(zhǔn)分辨率。機(jī)器人的精度可認(rèn)為是基準(zhǔn)分辨率與機(jī)構(gòu)誤差之和，即： ? 機(jī)器人的精度 =基準(zhǔn)分辨率 +機(jī)構(gòu)誤差 ? 如能夠做到使機(jī)構(gòu)的綜合誤差達(dá)到基準(zhǔn)分辨率，則精度等于分辨率。但是，就目前的水平而言，除納米領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)以外，工業(yè)機(jī)器人尚難以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。 ? 四、重復(fù)定位精度 ? 重復(fù)定位精度是關(guān)于精度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。 ? 任何一臺(tái)機(jī)器人即使在同一環(huán)境、同一條件、同一動(dòng)作、同一命令之下，每一次動(dòng)作的位置也不可能完全一致，如北京科技大學(xué)機(jī)器人研究所的測(cè)試結(jié)果為：在 20 mm/s、 200 mm/s的速度下分別重復(fù) 10次，其重復(fù)精度為 ??mm。如圖 所示，重復(fù)定位精度是指各次不同位置平均值的偏差。若重復(fù)定位精度為 ? mm，則指所有的動(dòng)作位置停止點(diǎn)均在以 A為中心的左右 mm以內(nèi)。在測(cè)試機(jī)器人的重復(fù)定位精度時(shí)，不同速度、不同方位下，反復(fù)試驗(yàn)的次數(shù)越多，重復(fù)定位精度的評(píng)價(jià)就越準(zhǔn)確。 五、工作范圍 ? 工作范圍是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心所能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合，也叫做工作區(qū)域。 ? 由于末端執(zhí)行器的形狀和尺寸是多種多樣的，為真實(shí)反映機(jī)器人的特征參數(shù)，故工作范圍是指不安裝末端執(zhí)行器時(shí)的工作區(qū)域。 ? 工作范圍的形狀和大小是十分重要的，機(jī)器人在執(zhí)行某作業(yè)時(shí)可能會(huì)因存在手部不能到達(dá)的作業(yè)死區(qū) (dead zone)而不能完成任務(wù)。圖 MOTOMAN UP6機(jī)器人和 A4020型 SCARA機(jī)器人的工作范圍。 七、承載能力 ? 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受的最大質(zhì)量。 ? 承載能力不僅決定于負(fù)載的質(zhì)量，且與機(jī)器人運(yùn)行的速度和加速度的大小和方向有關(guān)。為安全起見，承載能力這一技術(shù)指標(biāo)是指高速運(yùn)行時(shí)的承載能力。通常，承載能力不僅指負(fù)載質(zhì)量，且包括機(jī)器人末端執(zhí)行器的質(zhì)量。 演講完畢，謝謝觀看！
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