绪论机器人技术基础.ppt
机器人技术(Robot Technique Basic),主讲教师:张永德 博士/教授/博导电话,机器人技术教学安排,周数：10，11周时间、地点：周一，下午1:10-4:20 周四，上午8:30-11:40 西203 阶梯403,周数：14，15周时间、地点：周一，下午1:10-4:20 西203,绪 论（Introduction）1,机器人的定义机器人的发展机器人的应用和分类机器人的研究领域,1921，捷克剧作家卡雷尔（KAREL CAPEK）在“ROSSUMS UNIVERSAL ROBOT”剧本提出的“仆人”，捷克语Robota。从悲剧的角度，机器人毫无感知的勤奋劳动，后来机器人赋有感情，反对压迫，起来造反。故事发展，机器人苦思如何复制，卡雷尔（KAREL CAPEK）提出了三个严肃问题，机器人安全性、机器人感知、机器人自我繁殖。,机器人(Robot)的定义,美国机器人协会（RIA）日本工业机器人协会（JIRA）国际标准化组织（ISO）,机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过程序动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机”。,工业机器人是“一种能够执行与人的上肢类似动作的多功能机器”,智能机器人是“一种具有感觉和识别能力，并能够控制自身行为的机器”,“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务”,机器人的特性A 智能：计算、存储、决策能力B 执行机构：行走、搬运等操作C 传感器（感知能力）,阿西莫夫“机器人三守则”:(1950,小说我是机器人)(1)机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人将受害而袖手旁观。(2)机器人必须绝对服从人类，除非这种服从有害于人类。(3)机器人必须保护自身不受伤害，除非为了保护人类或者人类命令它作出牺牲。,机器人的定义机器人的发展机器人的应用和分类机器人的研究领域,机器人的发展,20世60年代末至70年代中，MIT斯坦福大学等开始已经研究。1968年，日本川琦重工引进美国Unimation公司的Unimate机器人制造技术。1979年，Unimation公司推出了PUMA系列机器人第一代：“示教-再现”机器人第二代：具有一定的感知能力，如装了摄象机的抓取操作第三代：高级传感器，具有自主决策，未来预测，如仿人机器人,机器人的发展历程 指南车，张衡，东汉，机器人雏形 安德罗丁，加拿大，摩尔，1893，蒸汽动力，可行走 Unimate,美国,Unimation公司,1962,第一台机器人,用于配合压铸机上下料Versatran,美国,AMF公司,1963，第一台工业机器人计算机控制的机器人，1974示教再现机器人，1982多种机器人：工业机器人、移动机器人、拟人机器人、特种机器人等，具有视觉、语音等功能，具有一定智能。1998年：日本30万台，美国8万台，德国7万台,绪 论 1,机器人的定义机器人的发展机器人的应用和分类机器人的研究领域,机器人的应用和分类,工业机器人自主车辆军用机器人（战士机器人）空间机器人（空间探索）水下机器人（打捞、救生）管道机器人（故障诊断）医疗机器人（外科手术等）农业机器人（挤牛奶、伐木）服务机器人（清洗、家用、导盲）建筑机器人,按 用 途 分,绪 论 1,机器人的定义机器人的发展机器人的应用和分类机器人的研究领域,机器人的研究领域,传感器与感知系统驱动、建模与控制自主规划与调度计算机系统应用研发,讨 论,课程如何上、内容、方式 对机器人的了解,绪 论(Introduction)2,机器人的概念和定义机器人的发展机器人的应用和分类机器人的组成机器人的结构工业机器人的技术参数,机器人的组成(Composition),机器人(Robot)机器人系统 作业对象(Operation object)环境(Environment)机器人本体(Robot Mechanism)机器人 控制器(Controller)软件(Software)传感器系统(Sensor System),机器人的组成,机器人的组成,机器人本体：手臂(arm)、末端执行器(end effector)、腰(waist)、肩(shoulder)、肘(elbow)、腕(wrist)、手(hand)控制器 硬件(Hardware)软件(Software)微型计算机、PLC、单片机、工控机等等输入-输出设备(I/O)：人与机器人交互的工具 如：显示器、键盘、鼠标、示教盒、打印机、网络接口等驱动器 气动(Pneumatic)液压(Hydraulic)伺服(Servo motor)直流 交流传感系统 内部状态传感器：光电编码器、电位器、旋转变压器、测速发电机等 外部状态传感器：视觉、接近觉、触觉、力/力矩等,绪 论(Introduction)2,机器人的概念和定义机器人的发展机器人的应用和分类机器人的组成机器人的结构工业机器人的技术参数,机器人的结构(Structure),工业机器人：(Industrial Robot),机器人的结构,杆件(Rod)和运动副(Motion pair)的组合方式:串联(Serial)并联(Parallel),自由度的概念DOF-Degree of Freedom,移动副(Translation)回转副(Rotation)(Articulation),机器人的结构,直角坐标型机器人(Cartesian Coordinated Robot),机器人的结构,圆柱坐标型机器人(Cylindrical Coordinated Robot)：,机器人的结构,极坐标型机器人(Polar Coordinated Robot)：,机器人的结构,关节型机器人(Articulated Robot)：,机器人的结构,平行关节式机器人(SCARA Robot)：,机器人的结构,并联机器人(Parallel Robot)：1965年，D.Stewart提出一种机构，故称Stewart机构1978年，澳大利亚Hunt推广到机器人机构 6根支杆和上、下两个平台，分别用球铰和虎克铰接,机器人的结构,并联机器人的特性和应用：（Feature and Application）,特性:A 刚度大，结构稳定B 承重能力强C 误差小（相对串联、互关补偿）,模拟运动对接动作承载运动金属加工 测量机微动机构或微型机构,应 用:,机器人手部机构(End effector)：气体吸盘(Air Osculum)：,电磁吸盘(Electromagnetum Osculum)：,圆弧开闭式(Circular Open and Close Gripper)：,平行开闭式(Parallel Open and Close Gripper)：,多指灵巧手爪(Multi-fingered Dexterous Hand)：多点接触可抓易碎物体灵活操作,绪 论(Introduction)2,机器人的概念和定义机器人的发展机器人的应用和分类机器人的组成机器人的结构工业机器人的技术参数,自由度(DOF)定位精度、重复定位精度(Positioning Accuracy,Repeated Positioning Accuracy)工作空间(Work Space)：手臂末端或手腕中心最大工作速度(Max Speed)：主要自由度上的最大速度、末端的最大速度承载能力(Carrying Capacity)：机器人在工作范围内的任何 位置上所能承受的最大重量,Technical Specifications:,工业机器人的主要技术参数,定位精度、重复精度）,工作空间：手臂末端或手腕中心,复习和提问,机器人的定义？机器人主要由哪三部分组成？工业机器人有哪些结构形式？试举出几个机器人应用的例子？机器人一般分成几代？各有什么特点？什么是机器人的自由度？什么是机器人的重复定位精度？,
