【正文】 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。所以對(duì)于一個(gè) 6自由度機(jī)器人，用 18個(gè)參數(shù)描述其固定部分，用 6個(gè)關(guān)節(jié)變量描述其變動(dòng)部分，這種描述方法成為 DH法。35第三節(jié) 機(jī)器人連桿參數(shù)及連桿坐標(biāo)系連桿參數(shù)（ 1）連桿長(zhǎng)度 ai1連桿兩端軸線間的距離連桿 i1軸 i1軸 i（ 2）連桿扭角連桿兩端軸線間的夾角，方向?yàn)閺? i1軸到 i 軸36第三節(jié) 機(jī)器人連桿參數(shù)及連桿坐標(biāo)系連桿連接參數(shù)（ 1）連桿之間的距離 diai , ai1 之間的距離（ 2）關(guān)節(jié)角ai , ai1 之間的夾角，方向?yàn)閺? ai1 到 ai 連桿 i1軸 i1軸 i連桿 i37第三節(jié) 機(jī)器人連桿參數(shù)及連桿坐標(biāo)系 以上定義為一般情況，對(duì)運(yùn)動(dòng)鏈的兩端，有一些習(xí)慣約定： 如果關(guān)節(jié) 1為轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，則 ?1是可變的，習(xí)慣上約定 d1=0 如果關(guān)節(jié) 1為移動(dòng)關(guān)節(jié)，則 d1是可變的，習(xí)慣上約定 ?1 =0 這些約定同樣適用于關(guān)節(jié) n 所以，每個(gè)連桿可以由四個(gè)參數(shù) 來(lái)描述，其中描述的為連桿 i1本身的性質(zhì)， 描述的為連桿 i1 和連桿 i之間的關(guān)系。編號(hào)時(shí)，機(jī)座稱為連桿 0，不包含在這 6個(gè)連桿內(nèi)，連桿 1與機(jī)座由關(guān)節(jié) 1相連，連桿 2通過(guò)關(guān)節(jié) 2與連桿 1相連，依此類推。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。則相對(duì)于參考坐標(biāo)系｛ A｝， 用位置矢量 ApB0和旋轉(zhuǎn)矩陣 分別描述｛ B｝ 原點(diǎn)位置及坐標(biāo)系的方位，即剛體 B的位置和姿態(tài)可由坐標(biāo)系｛ B｝ 來(lái)描述：當(dāng)表示位置時(shí)，旋轉(zhuǎn)矩陣為單位陣；當(dāng)表示姿態(tài)時(shí)，位置矢量等于零。27第一節(jié) 位置和方位的表示按照上述定義，繞 x 軸旋轉(zhuǎn)了 θ 角的旋轉(zhuǎn)矩陣，為同樣也可以寫出 R（ y， θ）， R（ z， θ）總之， 用位置矢量描述剛體的位置，用旋轉(zhuǎn)矩陣描述剛體的姿態(tài) （方位）28第一節(jié) 位置和方位的表示 為了完全描述剛體 B在空間的位置和姿態(tài)，通常將剛體 B與某一坐標(biāo)系相固接，通常記為｛ B｝，｛ B｝ 的原點(diǎn)一般選在剛體 B的特征點(diǎn)上，如質(zhì)心或?qū)ΨQ中心等。用坐標(biāo)系的三個(gè)單位主矢量 xB， yB， zB相對(duì)于參考坐標(biāo)系｛ A｝ 的方向余弦組成的 33矩陣表示剛體 B相對(duì)于坐標(biāo)系｛ A｝ 的姿態(tài)。 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。25第一節(jié) 位置和方位的表示 為了描述機(jī)器人本身各連桿之間、機(jī)器人和環(huán)境之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，通常將它們看作剛體。216。運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題：已知各關(guān)節(jié)角值，求工具在空間的位置和姿態(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。重復(fù)位姿精度 （ Pose Repeatability）， 在同一條件下，重復(fù) N次所測(cè)得的位姿一致程度。工作空間 （ Working Space）， 機(jī)器人工作時(shí)，其腕軸交點(diǎn)能在空間活動(dòng)的范圍。末端操作器 （ End 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、焊槍、焊鉗等216。位姿 （ Pose）， 指工具的位置和姿態(tài)。自由度 （ degree of freedom， DOF ） ,物體能夠?qū)ψ鴺?biāo)系進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為自由度，對(duì)于自由剛體，具有 6個(gè)自由度。按照應(yīng)用領(lǐng)域劃分：? 工業(yè)機(jī)器人，面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。按照受控運(yùn)動(dòng)方式劃分：? 點(diǎn)位控制（ PTP） 型， Point to Point, 如點(diǎn)焊、搬運(yùn)機(jī)器人? 連續(xù)軌跡控制（ CP） 型， Continous Path， 如弧焊、噴漆機(jī)器人216。12三、機(jī)器人的分類216。部分已經(jīng)應(yīng)用到生產(chǎn)中。缺點(diǎn)是操作人員的水平影響工作質(zhì)量。按照技術(shù)水平劃分：? 第一代：示教再現(xiàn)型，具有記憶能力。韓國(guó)： HYUNDAI216。美國(guó)： Adept等216。10二、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及現(xiàn)狀主要機(jī)器人廠家216。216。這些機(jī)器人中 45％為焊接機(jī)器人（點(diǎn)焊、弧焊）216。 Unimates 機(jī)器人9二、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及現(xiàn)狀216。1962年， Engleberger 成立了 Unimation公司，他被稱為 “ 機(jī)器人之父 ”216。1954年，美國(guó)人 和 計(jì)了一臺(tái)可編程的機(jī)器人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)。 美國(guó)機(jī)器人學(xué)會(huì) （ The Robot Institute of America， 1979) : “A reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move materials, parts, tools, or specialized devices through various programmed motions for the performance of a variety of tasks.” 一個(gè)可再編程的多功能操作器，用來(lái)移動(dòng)材料、零部件、工具等；或一個(gè)通過(guò)編程用于完成各種任務(wù)的專用設(shè)備。 英語(yǔ)： Robot 德語(yǔ)： Robot 日語(yǔ)： ロボツト 俄語(yǔ)： робот 漢字：機(jī)器人 Karel Capek（ 1890－ 1938）7一、機(jī)器人的概念機(jī)器人的定義：國(guó)際上對(duì)機(jī)器人的定義很多216。機(jī)器人焊接的特點(diǎn)4第一章 機(jī)器人工作原理第一節(jié) 機(jī)器人基本知識(shí)第二節(jié) 機(jī)器人工作原理5第一節(jié) 機(jī)器人基本知識(shí)一 機(jī)器人的概念二 機(jī)器人的發(fā)展及現(xiàn)狀三 機(jī)器人的分類四 工業(yè)機(jī)器人常用術(shù)語(yǔ)6一、機(jī)器人的概念216。 可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品焊接自動(dòng)化；216。 降低對(duì)工人操作技術(shù)難度的要求；216。 提高生產(chǎn)率，一天可 24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，機(jī)器人不會(huì)疲倦；216。3采用機(jī)器人焊接，具有如下優(yōu)點(diǎn)：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。 “ 柔性 ” 自動(dòng)化系統(tǒng) ，主要指通過(guò)編程可改變操作的機(jī)器，產(chǎn)品換型時(shí)，只需通過(guò)改變相應(yīng)程序，便可適應(yīng)新產(chǎn)品。一旦產(chǎn)品換型，生產(chǎn)線就要更換。2機(jī)器人焊接的特點(diǎn)根據(jù)對(duì)產(chǎn)品的適應(yīng)能力，焊接自動(dòng)化系統(tǒng)可以分為：216。216。手工操作受操作人員情緒等個(gè)人狀態(tài)的影響，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。早期的焊接自動(dòng)化程度低，基本是手工操作，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)某個(gè)產(chǎn)品只能由某個(gè)人或某幾個(gè)人完成的情況，出現(xiàn)了 “ 王麻子菜刀 ” 、 “ 張小泉剪刀 ” 、 “ 張氏陀螺 ” 。吳林等，《智能化焊接技術(shù)》國(guó)防工業(yè)出版社， 2023年 8月216。機(jī)器人焊接系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)主要參考教材：216。工業(yè)機(jī)器人工作原理216。機(jī)器人焊接技術(shù)主講人：劉立君主講人：劉立君哈爾濱理工大學(xué)哈爾濱理工大學(xué) 材料成型系材料成型系二〇〇四年九月二〇〇四年九月課程內(nèi)容內(nèi)容：216。機(jī)器人基本知識(shí)216?；『笝C(jī)器人離線編程及標(biāo)定技術(shù)216。林尚揚(yáng)等 ,《焊接機(jī)器人及其應(yīng)用》 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2023年 7月216。陳善本等 ,《焊接過(guò)程現(xiàn)代控制技術(shù)》 哈工大出版社 , 2023年 5月1機(jī)器人焊接的特點(diǎn)216。216。所以現(xiàn)代企業(yè)要盡量擺脫這種對(duì)專門人員的依賴，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。20世紀(jì) 70年代：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)被應(yīng)用到焊接領(lǐng)域，焊接自動(dòng)化程度發(fā)生了質(zhì)的飛躍，焊接質(zhì)量及效率得到顯著提高。 “ 剛性 ” 自動(dòng)化系統(tǒng) ，也稱專機(jī)，主要針對(duì)大批量定型產(chǎn)品，特點(diǎn)為成本低、效率高，但適應(yīng)的產(chǎn)品單一。216。機(jī)器人屬于典型的具有柔性的設(shè)備。所以焊接機(jī)器人在生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛， 機(jī)器人焊接已成為焊接自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì) 。 易于實(shí)現(xiàn)焊接產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和提高，保證其均一性；216。 改善工人勞動(dòng)條件，可在有害環(huán)境下長(zhǎng)期工作；216。 縮短產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周