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1、机器人技术 RobotTechniqueBasic 主讲教师 张永德博士 教授 博导电话 13766840778Email zhangyd 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 KARELCAPEK 在 ROSSUM SUNIVERSALROBOT 剧本提出的 仆人 捷克语 Robota 从悲剧的角度 机器人毫无感知
2、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 KARELCAPEK 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
3、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
4、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
5、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
6、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 Operationobject 环境 Environment 机器人本体 RobotMechanism 机器人控制器 Controller 软件 Software 传感器系统 SensorSystem 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 endeffector 腰 waist 肩 shoulder 肘 elbow 腕 wrist 手 hand 控制器硬件 Hardware 软件 Software 微型计算机
7、 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 Servomotor 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 IndustrialRobot 机器人的结构 杆件 Rod 和运动副 Motionpair
8、的组合方式 串联 Serial 并联 Parallel 自由度的概念DOF DegreeofFreedom 移动副 Translation 回转副 Rotation Articulation 机器人的结构 直角坐标型机器人 CartesianCoordinatedRobot 机器人的结构 圆柱坐标型机器人 CylindricalCoordinatedRobot 机器人的结构 极坐标型机器人 PolarCoordinatedRobot 机器人的结构 关节型机器人 ArticulatedRobot 机器人的结构 平行关节式机器人 SCARARobot 机器人的结构 并联机器人 ParallelRo
9、bot 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 FeatureandApplication 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 Endeffector 气体吸盘 AirOsculum 电磁吸盘 ElectromagnetumOsculum 圆弧开闭式 CircularOpenandCloseGripper 平行开闭式 Paralle
10、lOpenandCloseGripper 多指灵巧手爪 Multi fingeredDexterousHand 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 PositioningAccuracy RepeatedPositioningAccuracy 工作空间 WorkSpace 手臂末端或手腕中心最大工作速度 MaxSpeed 主要自由度上的最大速度 末端的最大速度承载能力 CarryingCapacity 机器人在工作范围内的任何位置上所能承受的最大重量 TechnicalSpecifications 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
