工業(yè)機(jī)器人資料

1、Artificial Intelligence and Robotics 1 山東大學(xué)創(chuàng)新教育通識核心課程山東大學(xué)創(chuàng)新教育通識核心課程 人工智能與機(jī)器人人工智能與機(jī)器人 山東大學(xué)山東大學(xué)Artificial Intelligence and Robotics Artificial Intelligence and Robotics 2第第 十章十章 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人Artificial Intelligence and Robotics Artificial Intelligence and Robotics 3o 第第 十章十章 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人Artificial Intellig

2、ence and Robotics 3p 10.1 工業(yè)機(jī)器人定義及特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人定義及特點(diǎn)p 10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)p 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 p 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu)p 10.5 工業(yè)機(jī)器人的工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)控制技術(shù)p 10.6 各類工業(yè)機(jī)器人介紹各類工業(yè)機(jī)器人介紹Artificial Intelligence and Robotics 4o 第第 十章十章 機(jī)器人的分類機(jī)器人的分類Artificial Intelligence and Robotics 4 10.1 工業(yè)機(jī)器人定

3、義及特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人定義及特點(diǎn)p 10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)p 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 p 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu)p 10.5 工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)p 10.6 各類工業(yè)機(jī)器人介紹各類工業(yè)機(jī)器人介紹Artificial Intelligence and Robotics 5o 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人誕生于誕生于20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代,在在20世紀(jì)世紀(jì)90年代得到迅速發(fā)展。它是綜合了計算機(jī)、控制論、年代得到迅速發(fā)展。它是綜合了計算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生

4、學(xué)等多機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)學(xué)科而形成的高新技術(shù),是當(dāng)代研究十分活躍、應(yīng)用是當(dāng)代研究十分活躍、應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。它的出現(xiàn)是為了適應(yīng)制造業(yè)規(guī)模日益廣泛的領(lǐng)域。它的出現(xiàn)是為了適應(yīng)制造業(yè)規(guī)?；a(chǎn)化生產(chǎn),解決單調(diào)、重復(fù)的體力勞動和提高生產(chǎn)質(zhì)量解決單調(diào)、重復(fù)的體力勞動和提高生產(chǎn)質(zhì)量而代替人工作業(yè)。而代替人工作業(yè)。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)10.1.1 10.1.1 工業(yè)機(jī)器人概述工業(yè)機(jī)器人概述Artificial Intelligence and Robotics 6o 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是綜合了計算機(jī)、控制論、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是綜

5、合了計算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用情況，是應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 7o 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)涉及力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電工業(yè)機(jī)器人技術(shù)涉及力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自控技術(shù)、傳感技術(shù)和計算機(jī)氣液壓技術(shù)、

6、自控技術(shù)、傳感技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。而機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)乃是機(jī)器人的主要基礎(chǔ)理論而機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)乃是機(jī)器人的主要基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)，也是現(xiàn)代機(jī)械原理研究的重要和關(guān)鍵技術(shù)，也是現(xiàn)代機(jī)械原理研究的重要內(nèi)容內(nèi)容。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 8o 美國機(jī)器人工協(xié)會提出的工業(yè)機(jī)器人定義美國機(jī)器人工協(xié)會提出的工業(yè)機(jī)器人定義為：為：“工業(yè)機(jī)器人是用來進(jìn)行搬運(yùn)材料、零件、工業(yè)機(jī)器人是用來進(jìn)行搬運(yùn)材料、零件、工具等可再編程的多功能機(jī)械手，或通過不同工具

7、等可再編程的多功能機(jī)械手，或通過不同程序的調(diào)用來完成各種工作任務(wù)的特種裝置。程序的調(diào)用來完成各種工作任務(wù)的特種裝置。”o 國際標(biāo)準(zhǔn)化（國際標(biāo)準(zhǔn)化（ISO）曾于）曾于1987年對工業(yè)機(jī)年對工業(yè)機(jī)器人給出了定義：器人給出了定義：“工業(yè)機(jī)器人是一種具有自工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能夠完成各種作業(yè)動控制的操作和移動功能，能夠完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。的可編程操作機(jī)?！?0.1.2 10.1.2 工業(yè)機(jī)器人的定義工業(yè)機(jī)器人的定義o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 9 （ISO8373ISO

8、8373）對工業(yè)）對工業(yè)機(jī)器人給出了定更具體機(jī)器人給出了定更具體的解釋：的解釋：“機(jī)器人具備自動控制及可在編程、機(jī)器人具備自動控制及可在編程、多用途功能，機(jī)器人操作機(jī)具有三個或三個以多用途功能，機(jī)器人操作機(jī)具有三個或三個以上的可編程軸，在工業(yè)自動化應(yīng)用中，機(jī)器人上的可編程軸，在工業(yè)自動化應(yīng)用中，機(jī)器人的底座可固定也可移動。的底座可固定也可移動。” o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 10o 工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成

9、，是一種仿人操作、服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。o 特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 11 工業(yè)機(jī)器人最顯著特點(diǎn)：工業(yè)機(jī)器人最顯著特點(diǎn)： （1）可編程）可編程 （2）擬人化）擬人化 （3）通用性）通用性 （4）機(jī)電

10、一體化）機(jī)電一體化10.1.3 10.1.3 工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)o10.1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 12o 工業(yè)機(jī)器人是一種可以搬運(yùn)物料、零件、工具或完工業(yè)機(jī)器人是一種可以搬運(yùn)物料、零件、工具或完成多種操作功能的專用成多種操作功能的專用機(jī)械裝置機(jī)械裝置；由計算機(jī)控制，是；由計算機(jī)控制，是無人參與的自主自動化控制系統(tǒng)；他是無人參與的自主自動化控制系統(tǒng)；他是可編程、具有、具有柔性的自動化系統(tǒng)柔性的自動化系統(tǒng)，可以允許進(jìn)行，可以允許進(jìn)行人機(jī)聯(lián)系人機(jī)聯(lián)系。o 可以通俗的理解為可以通俗的理解為“機(jī)

11、器人是技術(shù)系統(tǒng)的一種類別，機(jī)器人是技術(shù)系統(tǒng)的一種類別，它能以其動作復(fù)現(xiàn)人的動作和職能；它與傳統(tǒng)的自動它能以其動作復(fù)現(xiàn)人的動作和職能；它與傳統(tǒng)的自動機(jī)的區(qū)別在于有更大的萬能性和多目的用途，可以反機(jī)的區(qū)別在于有更大的萬能性和多目的用途，可以反復(fù)調(diào)整以執(zhí)行不同的功能。復(fù)調(diào)整以執(zhí)行不同的功能?！?o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 1310.1.4 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與未來工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與未來 機(jī)器人作為現(xiàn)代制造業(yè)主要的自動化裝備，已廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、電子信息、家電、化工等行業(yè)，進(jìn)行焊接、裝配

12、、搬運(yùn)、加工、噴涂、碼垛等復(fù)雜作業(yè)。 國際上生產(chǎn)機(jī)器人的主要廠家有：日本的安川電機(jī)、OTC、川崎重工、松下、不二越、日立、法那克；歐洲的CLOOS（德國）、ABB（瑞典）、COMAU（意大利）、IGM（奧地利）、KUKA（德國）等。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 14o 未來發(fā)展：o 1.高性能性能：高速度、高精度、高可靠性高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修，單機(jī)價格不斷下降。o 2.機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展：例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三

13、位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問巿。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 15o 3.機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)更新加快本體結(jié)構(gòu)更新加快：隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)近十年來發(fā)展變化很快。以安川MOTOMAN機(jī)器人產(chǎn)品為例，L系列機(jī)器人持續(xù)10年，K系列持續(xù)5年時間，SK系列持續(xù)3年時間，1998年底安川公司推出了最新的UP系列，其突出的特點(diǎn)是：大臂釆用新型的非平行四邊形的單連桿機(jī)構(gòu)，工作空間有所增加，本體自重進(jìn)一步減少，變得更加輕巧 。o10.1 工業(yè)機(jī)器

14、人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 16o 4. 機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于向基于PC機(jī)的開放型控制器機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧。o 安川公司的UP系列機(jī)器人釆用了新開發(fā)的控制器YASNAC XRC，主要特點(diǎn)是具有網(wǎng)絡(luò)通信功能。目前，比較引人注目還有DENSO公司的“NetwoRC”（New Technology Worldwide Open Robot Controller）控制器，其特點(diǎn)是：釆用板卡式PC結(jié)構(gòu)，約為臺式PC大小；有3個ISA總線擴(kuò)展槽，可安裝Ethernet

15、卡、Device Net卡和圖像處理卡；NetwoRC是開放式機(jī)器人控制器技術(shù)發(fā)展的典型代表。機(jī)器人控制網(wǎng)絡(luò)化已成為發(fā)展趨勢； o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 17o 5.機(jī)器人中的傳感器作用日益重要機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除釆用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則釆用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用； o 6.多傳感系統(tǒng)多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的

16、智能和適應(yīng)性，多種多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實用化。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 18o 7. 當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實驗室進(jìn)入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納（Sojanor）”機(jī)器人就是成功應(yīng)用的最

17、著名實例； o * 8. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)器人的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)程操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)程作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人 ； 機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從1994年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 19o 9. 多智能體（多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的

18、一個嶄新領(lǐng)域。主要對多機(jī)器人協(xié)作、多機(jī)器人通訊、多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 20o 10.微型和微小機(jī)器人技術(shù)微型和微小機(jī)器人技術(shù)（micro/miniature robotics）:這是機(jī)器人研究的一個新的領(lǐng)域和重點(diǎn)發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會引起機(jī)器人技術(shù)的一場革命，并且對社會進(jìn)步和人類活動的各個方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要

19、集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動方式、型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。o 11. 機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 21o 12. 軟機(jī)器人技術(shù)軟機(jī)器人技術(shù)（soft robotics）:主要用于醫(yī)療、護(hù)理、

20、休閑和娛樂場合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計未考慮與人與人緊密共處，緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán)境或人碰撞時是安全的，機(jī)器人對人是友好的。 o 13. 仿人和仿生技術(shù)仿人和仿生技術(shù)：這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究。比如：雙足機(jī)器人、機(jī)器魚、仿生恐龍、仿生蜻蜓等等。o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 22o 10.1.5 國內(nèi)外機(jī)器人應(yīng)用情況國內(nèi)外機(jī)器人應(yīng)用情況 o 1.日本日本 ： 全世界投入使用的機(jī)器人

21、數(shù)量近年來快速增加，目前，日本實際裝配的機(jī)器人總量占世界總量的一半機(jī)器人總量占世界總量的一半。裝配是日本機(jī)器人的最大應(yīng)用領(lǐng)域，它擁有的機(jī)器人占總數(shù)的42%；焊接是應(yīng)用的第二大領(lǐng)域，占機(jī)器人總數(shù)的19%；注塑是第三大應(yīng)用領(lǐng)域，占機(jī)器人總數(shù)約12%，機(jī)加工次之為8%。o 日本在1967年由川崎重工業(yè)公司從美國Unimation公司引進(jìn)機(jī)器人及其技術(shù)，1968年試制出第一臺川崎的“尤尼曼特”機(jī)器人。80年代中期，日本機(jī)器人的產(chǎn)量和安裝的臺數(shù)在國際上躍居首位，成為“機(jī)器人王國”。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robot

22、ics 23o 2.美國美國 o 美國是機(jī)器人的誕生地，1962年研制出世界上第一臺機(jī)器人，由于美國從60年代到70年代期間，只在幾所大學(xué)和少數(shù)公司開展研究工作；70年代后期，美國在技術(shù)路線上仍把重點(diǎn)放在研究機(jī)器人軟件及軍事、宇宙、海洋、核仍把重點(diǎn)放在研究機(jī)器人軟件及軍事、宇宙、海洋、核工程等特殊領(lǐng)域的高級機(jī)器人的開發(fā)上工程等特殊領(lǐng)域的高級機(jī)器人的開發(fā)上，使日本的機(jī)器人后來居上。進(jìn)入80年代后，美國開始研制帶有視覺、力覺的第二代機(jī)器人，目前美國的機(jī)器人技術(shù)特點(diǎn)是：性能可靠，功能全面，精確度高；機(jī)器人語言類型多、應(yīng)用廣，水平高居世界之首；智能技術(shù)發(fā)展快，其視覺、觸覺等人工智能技術(shù)已在航天、汽車工

23、業(yè)廣泛應(yīng)用；高智能、高難度的軍用機(jī)器人、太空機(jī)器人等發(fā)展迅速，在國際上處于領(lǐng)先地位。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 24o 3.德國德國o 德國機(jī)器人的總數(shù)占世界第三位。70年代中后期，政府在“改善勞動條件計劃”中規(guī)定，對于一些有危險、對于一些有危險、有毒、有害的工作崗位，必須以機(jī)器人來代替人的勞動有毒、有害的工作崗位，必須以機(jī)器人來代替人的勞動。這個計劃推動了機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。德國除了將機(jī)器人應(yīng)用在汽車工業(yè)外，還在紡織工業(yè)使用機(jī)器人，使紡織業(yè)重新振興。目前其智能機(jī)器人的研究和應(yīng)用方面，在世界上

24、處于公認(rèn)的領(lǐng)先地位。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 25o 4. 前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)(主要是在俄羅斯)。o 機(jī)器人技術(shù)研究是從50年代后半期開始。1968年成功地試制出一臺深水作業(yè)機(jī)器人深水作業(yè)機(jī)器人；1971年研制出工廠用的機(jī)器人；到1975年，已研制出30個型號的120臺機(jī)器人。前蘇聯(lián)的機(jī)器人在數(shù)量、質(zhì)量和技術(shù)水平上均處于世界前列地位。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 26o 5.中國中國o 中國在“

25、七五”計劃中把機(jī)器人列為國家重點(diǎn)科研規(guī)劃內(nèi)容，在沈陽建立了全國第一個機(jī)器人研究示範(fàn)工程，全面展開了機(jī)器人基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)元器件研究。十多年來，相繼研制出示教再現(xiàn)型的搬搬運(yùn)、點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、裝配等門類齊全的機(jī)器人運(yùn)、點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、裝配等門類齊全的機(jī)器人及水下作業(yè)、軍用和特種機(jī)器人。及水下作業(yè)、軍用和特種機(jī)器人。中國自行研制的機(jī)器人噴漆流水線在長春第一汽車廠及東風(fēng)汽車廠已投入運(yùn)行。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 27o 目前，中國已開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人，其中有130多臺/套

26、噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線。o 沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司為上海匯眾汽車制造有限公司設(shè)計制造12臺弧焊機(jī)器人組成的焊接生產(chǎn)線，用于為上海汽車工業(yè)公司配套生產(chǎn)桑塔納轎車轉(zhuǎn)向器、減振器、別克轎車減振器等部件。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 28o 北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所研制出大型龍門式仿形噴涂機(jī)器人，長春客車廠釆用該機(jī)器人對火車客車廂體進(jìn)行噴漆，可以在20分鐘內(nèi)為一輛火車車廂噴上均勻的油漆，遇到車門和車窗時，噴槍

27、會立即停止噴漆。 o 哈爾濱工業(yè)大學(xué)歷經(jīng)二十余年的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究，已開發(fā)管內(nèi)補(bǔ)口噴涂作業(yè)機(jī)器人、激光內(nèi)表面淬火機(jī)器人、管內(nèi)管內(nèi)X射線檢測機(jī)器人射線檢測機(jī)器人。這幾種機(jī)器人已分別應(yīng)用于“陜京”天然氣管線工程X射線檢測、上海浦東國際機(jī)場內(nèi)防腐補(bǔ)口、大慶油田內(nèi)防腐及抽油泵內(nèi)表面處理等重要的管道工程。 o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 29o 中國智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計劃的支持下，也取得了顯著的成果。其中6,000米水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，該機(jī)器人在1995年深海試驗獲得成功，

28、使中國能夠?qū)Υ笱蠛５走M(jìn)行精確、高效、全覆蓋的觀察、測量、儲存和進(jìn)行實時傳輸，并能精確繪制深海礦區(qū)的二維、三維海底地形地貌圖，推動了中國海洋科技的發(fā)展。o10.1 工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)Artificial Intelligence and Robotics 30o 第第 十章十章 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人Artificial Intelligence and Robotics 30o 10.1 工業(yè)機(jī)器人定義及特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人定義及特點(diǎn) 10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)p 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 p 10.4 工

29、業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu)p 10.5 工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)p 10.6 各類工業(yè)機(jī)器人介紹各類工業(yè)機(jī)器人介紹Artificial Intelligence and Robotics 31o 工業(yè)機(jī)器人通常由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)（含智能系統(tǒng)）三大部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)器人賴以完成各種作業(yè)的主體部分，通常為空間連桿機(jī)構(gòu)。驅(qū)動傳動裝置由驅(qū)動器和傳動機(jī)構(gòu)組成，它們通常與執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)成一體。驅(qū)動傳動裝置有機(jī)械式、電氣式、液壓式、氣動式和復(fù)合式等?？刂葡到y(tǒng)一般由控制計算機(jī)和伺服控制器組成。智能系統(tǒng)則由感知系統(tǒng)和分析決策系統(tǒng)組成，它分別由傳感器及軟件來實現(xiàn)。 10

30、.2.1 10.2.1 工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人的組成o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Artificial Intelligence and Robotics 32o 主體主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有36個運(yùn)動自由度，其中腕部通常有13個運(yùn)動自由度；o 驅(qū)動驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作；o 控制控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號，并進(jìn)行控制。o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Artificial Intellig

31、ence and Robotics 33工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)由三大部分六個子系統(tǒng)組成。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)由三大部分六個子系統(tǒng)組成。 六六 個個 子子 系系 統(tǒng)統(tǒng)o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Artificial Intelligence and Robotics 34 機(jī)身機(jī)身 手臂手臂 末端操作器末端操作器 機(jī)械部分機(jī)械部分傳感器部分傳感器部分控制部分控制部分 機(jī)機(jī) 械械 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 三三 大大 件件 o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Artificial Intelligence and Robotics 35 一個工業(yè)機(jī)器人所

32、具有的功能在本質(zhì)上是由其機(jī)械一個工業(yè)機(jī)器人所具有的功能在本質(zhì)上是由其機(jī)械部分部分.傳感部分傳感部分.控制部分內(nèi)部集成所決定的控制部分內(nèi)部集成所決定的.但是但是,工業(yè)機(jī)工業(yè)機(jī)器人器人 的作業(yè)能力還決定于與外部環(huán)境的聯(lián)系和配合的作業(yè)能力還決定于與外部環(huán)境的聯(lián)系和配合,即工即工業(yè)機(jī)器人與環(huán)境的交互能力業(yè)機(jī)器人與環(huán)境的交互能力. 工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境的交互包括工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境的交互包括硬件環(huán)境硬件環(huán)境和和軟件軟件環(huán)境環(huán)境: (1)與硬件環(huán)境的交互主要是與外部設(shè)備的通信與硬件環(huán)境的交互主要是與外部設(shè)備的通信.工作工作域中障礙和自由空間的描述域中障礙和自由空間的描述.操作對象物的描述操作對象物的描述.

33、 (2)與軟件環(huán)境的交互主要是與生產(chǎn)單元監(jiān)控計算機(jī)與軟件環(huán)境的交互主要是與生產(chǎn)單元監(jiān)控計算機(jī)所提供的管理信息的通信所提供的管理信息的通信. o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Artificial Intelligence and Robotics 3610.2.2 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù)是各工業(yè)機(jī)器人制造商在產(chǎn)品供技術(shù)參數(shù)是各工業(yè)機(jī)器人制造商在產(chǎn)品供貨時所提供的技術(shù)數(shù)據(jù)貨時所提供的技術(shù)數(shù)據(jù) 。 工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)一般都應(yīng)有：工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)一般都應(yīng)有：自由度，重復(fù)定位精度、工作范圍、最大工作自由度，重復(fù)定位精度、工作范圍、

34、最大工作速度、承載能力速度、承載能力等。等。 o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Artificial Intelligence and Robotics 37 1.自由度是自由度是指機(jī)器人所具指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動的數(shù)目，軸運(yùn)動的數(shù)目，不應(yīng)包括手爪不應(yīng)包括手爪的開合自由度。的開合自由度。 o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Artificial Intelligence and Robotics 38o 自由度：自由度：即用來確定手部相對機(jī)座的位置和姿態(tài)的獨(dú)即用來確定手部相對機(jī)座的位置和姿態(tài)的獨(dú)立參變數(shù)的數(shù)目

35、，它等于操作機(jī)獨(dú)立驅(qū)動的關(guān)節(jié)數(shù)目。自立參變數(shù)的數(shù)目，它等于操作機(jī)獨(dú)立驅(qū)動的關(guān)節(jié)數(shù)目。自由度是反映操作機(jī)的通用性和適應(yīng)性的一項重要指標(biāo)。自由度是反映操作機(jī)的通用性和適應(yīng)性的一項重要指標(biāo)。自由度較多，就更能接近人手的動作機(jī)能，通用性更好，但由度較多，就更能接近人手的動作機(jī)能，通用性更好，但結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜。結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜。 目前，一般的通用工業(yè)機(jī)器人大多為目前，一般的通用工業(yè)機(jī)器人大多為5 5個個自由度左右，已能滿足多種作業(yè)的要求。自由度左右，已能滿足多種作業(yè)的要求。o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Artificial Intelligence and Robotic

36、s 39 工業(yè)機(jī)器人精度是指定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度只指工業(yè)機(jī)器人精度是指定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度只指機(jī)器人手部實際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間的差異。重復(fù)定位精度是機(jī)器人手部實際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間的差異。重復(fù)定位精度是指機(jī)器人重復(fù)定位其手部與同一目標(biāo)位置的能力，可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差指機(jī)器人重復(fù)定位其手部與同一目標(biāo)位置的能力，可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差這個統(tǒng)計量來表示，它是衡量一列誤差值的密集這個統(tǒng)計量來表示，它是衡量一列誤差值的密集 度，即重復(fù)度。度，即重復(fù)度。（a a）重復(fù)定位精度的測定）重復(fù)定位精度的測定（b b）合理定位精度，良好）合理定位精度，良好重復(fù)定位精度重復(fù)定位精度（c c）良好定

37、位精度，很差）良好定位精度，很差重復(fù)定位精度重復(fù)定位精度（d d）很差定位精度。良好）很差定位精度。良好重復(fù)定位精度重復(fù)定位精度o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Artificial Intelligence and Robotics 40 3.最大工作范圍最大工作范圍 有的廠家指工業(yè)機(jī)器人工作手臂末端所能到有的廠家指工業(yè)機(jī)器人工作手臂末端所能到達(dá)的點(diǎn)達(dá)的點(diǎn),有的廠家指手臂末端或手腕中心到達(dá)所有有的廠家指手臂末端或手腕中心到達(dá)所有點(diǎn)的集合也叫工作區(qū)域。通常都在技術(shù)參數(shù)中加點(diǎn)的集合也叫工作區(qū)域。通常都在技術(shù)參數(shù)中加以說明。以說明。 工作范圍：工作范圍： 即操作機(jī)

38、的工作范圍，通常以手即操作機(jī)的工作范圍，通常以手腕中心點(diǎn)在操作機(jī)運(yùn)動時所占有的體積來表示。腕中心點(diǎn)在操作機(jī)運(yùn)動時所占有的體積來表示。我們把操作機(jī)能對操縱對象完成操作的那一部分我們把操作機(jī)能對操縱對象完成操作的那一部分空間稱為看管區(qū)域或工作區(qū)域，空間稱為看管區(qū)域或工作區(qū)域， o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Artificial Intelligence and Robotics 41o 4.最大工作速度最大工作速度o 有的廠家指工業(yè)機(jī)器人主要自由度上最大的穩(wěn)有的廠家指工業(yè)機(jī)器人主要自由度上最大的穩(wěn)定速度定速度,有的廠家指手臂末端最大的合成速度有的廠家指手臂末端

39、最大的合成速度,通常通常都在技術(shù)參數(shù)中加以說明。都在技術(shù)參數(shù)中加以說明。o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Artificial Intelligence and Robotics 42o 5.承載能力承載能力o 承載能力是指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任承載能力是指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位置上所能承受的最大質(zhì)量。承載能力不何位置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)量僅決定于負(fù)載的質(zhì)量,而且還與機(jī)器人運(yùn)行的而且還與機(jī)器人運(yùn)行的速度和加速度的大小和方向有關(guān)。速度和加速度的大小和方向有關(guān)。o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Ar

40、tificial Intelligence and Robotics 43o 另外：還有靈活度另外：還有靈活度 ：是指操作機(jī)末端執(zhí)行：是指操作機(jī)末端執(zhí)行器在工作器在工作(如抓取物體如抓取物體)時，所能采取的姿態(tài)的多時，所能采取的姿態(tài)的多少。若能從各個方位抓取物體，則其靈活度最少。若能從各個方位抓取物體，則其靈活度最大；若只能從一個方位抓取物體，則其靈活度大；若只能從一個方位抓取物體，則其靈活度最小最小。 o10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)Artificial Intelligence and Robotics 44o 第第 十章十章 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人Art

41、ificial Intelligence and Robotics 44o 10.1 工業(yè)機(jī)器人定義及特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人定義及特點(diǎn)p 10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù) 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 p 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu)p 10.5 工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)p 10.6 各類工業(yè)機(jī)器人介紹各類工業(yè)機(jī)器人介紹Artificial Intelligence and Robotics 45 10.3.1 工業(yè)機(jī)器人的分類工業(yè)機(jī)器人的分類 (一一)按工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分類按工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分類（五種基

42、本坐標(biāo)式機(jī)器人）（五種基本坐標(biāo)式機(jī)器人） 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 1. 直角坐標(biāo)式機(jī)器人直角坐標(biāo)式機(jī)器人Artificial Intelligence and Robotics 462 . 圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 Artificial Intelligence and Robotics 473. 球坐標(biāo)式機(jī)器人球坐標(biāo)式機(jī)器人 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 Artificial Intelligence and Robotics 484 . 關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人

43、 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 Artificial Intelligence and Robotics 495. 平面關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人平面關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人 平面關(guān)節(jié)式機(jī)器人可以看成是關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人的特例平面關(guān)節(jié)式機(jī)器人可以看成是關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人的特例,它它只有平行的肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)只有平行的肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)軸線共面關(guān)節(jié)軸線共面,如圖如圖 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 Artificial Intelligence and Robotics 50（二）兩種冗余自由度結(jié)構(gòu)機(jī)器人（二）兩種冗余自由度結(jié)構(gòu)機(jī)器人(1)整體控制的柔軟臂機(jī)器人整體控

44、制的柔軟臂機(jī)器人,也叫象鼻子機(jī)器人也叫象鼻子機(jī)器人,如左下下圖所示。如左下下圖所示。(2)每一關(guān)節(jié)獨(dú)立控制的冗余自由度機(jī)器人每一關(guān)節(jié)獨(dú)立控制的冗余自由度機(jī)器人,如圖所示。如圖所示。 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 Artificial Intelligence and Robotics 51（三）模塊化結(jié)構(gòu)機(jī)器人（三）模塊化結(jié)構(gòu)機(jī)器人 工業(yè)機(jī)器人模塊化的主要含義是機(jī)器人由一些可供選擇工業(yè)機(jī)器人模塊化的主要含義是機(jī)器人由一些可供選擇的標(biāo)準(zhǔn)化模塊拼裝而成的的標(biāo)準(zhǔn)化模塊拼裝而成的,標(biāo)準(zhǔn)化模塊是具有標(biāo)準(zhǔn)化接口的機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化模塊是具有標(biāo)準(zhǔn)化接口的機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊、驅(qū)動模塊、控制模塊、傳感

45、器模塊械結(jié)構(gòu)模塊、驅(qū)動模塊、控制模塊、傳感器模塊,并已經(jīng)系列并已經(jīng)系列化?；＃ㄋ模┎⒙?lián)機(jī)器人（四）并聯(lián)機(jī)器人 從機(jī)構(gòu)學(xué)角度可將機(jī)器人機(jī)構(gòu)分為開環(huán)機(jī)構(gòu)和閉環(huán)機(jī)構(gòu)從機(jī)構(gòu)學(xué)角度可將機(jī)器人機(jī)構(gòu)分為開環(huán)機(jī)構(gòu)和閉環(huán)機(jī)構(gòu)兩大類兩大類: :以開環(huán)機(jī)構(gòu)為機(jī)器人機(jī)構(gòu)原型的叫串聯(lián)機(jī)器人以開環(huán)機(jī)構(gòu)為機(jī)器人機(jī)構(gòu)原型的叫串聯(lián)機(jī)器人; ;以閉以閉環(huán)機(jī)構(gòu)為機(jī)器人原型的叫并聯(lián)機(jī)器人。環(huán)機(jī)構(gòu)為機(jī)器人原型的叫并聯(lián)機(jī)器人。 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 Artificial Intelligence and Robotics 5210.3.2 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域 (一一)工業(yè)機(jī)器人的

46、應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域 1.惡劣工作環(huán)境惡劣工作環(huán)境,危險工作場合危險工作場合 這個領(lǐng)域的作業(yè)是一種有害于健康這個領(lǐng)域的作業(yè)是一種有害于健康,并危及生命或不并危及生命或不安全因素很大而不宜于人去干的作業(yè)安全因素很大而不宜于人去干的作業(yè),用工業(yè)機(jī)器人去干用工業(yè)機(jī)器人去干是最適宜的。是最適宜的。 在在工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在時間作業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓沖壓、壓力鑄造壓力鑄造、熱處理熱處理、焊接焊接、涂裝涂裝、塑料塑料制品成形、機(jī)械制品成形、機(jī)械加工和簡單裝配等工序上

47、。加工和簡單裝配等工序上。 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 Artificial Intelligence and Robotics 53o 2.特殊作業(yè)場合特殊作業(yè)場合o 在在原子能原子能工業(yè)等部門中，完成對人體有害物料工業(yè)等部門中，完成對人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。的搬運(yùn)或工藝操作。o 1969年，年，美國通用汽車公司美國通用汽車公司用用21臺工業(yè)機(jī)器人臺工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車車身的組成了焊接轎車車身的自動生產(chǎn)線自動生產(chǎn)線。此后，各工業(yè)。此后，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。發(fā)達(dá)國家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。 o 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用

48、工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 Artificial Intelligence and Robotics 54o 3.自動化生產(chǎn)領(lǐng)域自動化生產(chǎn)領(lǐng)域o 早期工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)上主要用于早期工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)上主要用于:機(jī)床上下機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和噴漆。隨著柔性自動化的出現(xiàn)料、點(diǎn)焊和噴漆。隨著柔性自動化的出現(xiàn),機(jī)器人扮機(jī)器人扮演了更重要的角色演了更重要的角色, 如如:焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人,材料搬運(yùn)機(jī)器人材料搬運(yùn)機(jī)器人,檢測機(jī)器人檢測機(jī)器人,裝配機(jī)器人裝配機(jī)器人,噴漆和噴涂噴漆和噴涂,其他諸如密封其他諸如密封和粘接、清砂和拋光、熔模鑄造和壓鑄、鍛造等等和粘接、清砂和拋光、熔模鑄造和壓鑄、鍛造等等也有廣泛的應(yīng)用。也

49、有廣泛的應(yīng)用。 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 Artificial Intelligence and Robotics 55o 第第 十章十章 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人Artificial Intelligence and Robotics 55o 10.1 工業(yè)機(jī)器人定義及特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人定義及特點(diǎn)p 10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)p 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu)p 10.5 工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)p 10.6 各類工業(yè)機(jī)器人介紹各類工業(yè)機(jī)器

50、人介紹Artificial Intelligence and Robotics 56o 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分稱為操作機(jī)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分稱為操作機(jī) o 操作機(jī)是機(jī)器人完成作業(yè)的實體，它具有和人手臂操作機(jī)是機(jī)器人完成作業(yè)的實體，它具有和人手臂相似的動作功能。相似的動作功能。 o 從機(jī)器人完成作業(yè)的方式來看，操作機(jī)是由手臂機(jī)從機(jī)器人完成作業(yè)的方式來看，操作機(jī)是由手臂機(jī)構(gòu)構(gòu)(即位置機(jī)構(gòu)即位置機(jī)構(gòu))、手腕機(jī)構(gòu)、手腕機(jī)構(gòu)(即姿態(tài)機(jī)構(gòu)即姿態(tài)機(jī)構(gòu))及末端執(zhí)行器等及末端執(zhí)行器等組成的機(jī)構(gòu)。對于要完成空間任意位姿進(jìn)行作業(yè)的多關(guān)組成的機(jī)構(gòu)。對于要完成空間任意位姿進(jìn)行作業(yè)的多關(guān)節(jié)操作機(jī)，需要具有節(jié)操作機(jī)，

51、需要具有6個自由度，而對于要回避障礙進(jìn)個自由度，而對于要回避障礙進(jìn)行作業(yè)的操作機(jī)，其自由度數(shù)則需超過行作業(yè)的操作機(jī)，其自由度數(shù)則需超過6個。個。 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu) 10.4.1 操作機(jī)操作機(jī)Artificial Intelligence and Robotics 57o 通常由下列部分組成通常由下列部分組成： a.末端執(zhí)行器 又稱手部，是機(jī)器人直接執(zhí)行工作的裝置，并可設(shè)置夾持器、工具、傳感器等，是工業(yè)機(jī)器人直接與工作對象接觸以完成作業(yè)的機(jī)構(gòu)。 b. 手腕 是支承和調(diào)整末端執(zhí)行器姿態(tài)的部件，主要用來確定和改變末端執(zhí)行器的方位和擴(kuò)大手臂的動作范圍，一般有23個回轉(zhuǎn)自由度以調(diào)整末端執(zhí)行

52、器的姿態(tài)。有些專用機(jī)器人可以沒有手腕而直接將末端執(zhí)行器安裝在手臂的端部。 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu) Artificial Intelligence and Robotics 58o c. 手臂 它由機(jī)器人的動力關(guān)節(jié)和連接桿件等構(gòu)成，是用于支承和調(diào)整手腕和末端執(zhí)行器位置的部件。手臂有時包括肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)，即手臂與手臂間。手臂與機(jī)座間用關(guān)節(jié)連接，因而擴(kuò)大了末端執(zhí)行器姿態(tài)的變化范圍和運(yùn)動范圍。 d. 機(jī)座 有時稱為立柱，是工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中相對固定并承受相應(yīng)的力的基礎(chǔ)部件。可分固定式和移動式兩類。 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu) Artificial Intelligence and Robot

53、ics 592021-11-2059 機(jī)器人的操作機(jī)構(gòu)機(jī)器人的操作機(jī)構(gòu) 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu) Artificial Intelligence and Robotics 6010.4.2 操作機(jī)手臂機(jī)構(gòu)操作機(jī)手臂機(jī)構(gòu)o 手臂機(jī)構(gòu)一般具有23個自由度(當(dāng)操作機(jī)需要回避障礙進(jìn)行作業(yè)時，其自由度可多于3個)，可實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、俯仰、升降或伸縮三種運(yùn)動形式。首先，要確定操作機(jī)手臂機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。通常根據(jù)其將完成的作業(yè)任務(wù)所需要的自由度數(shù)、運(yùn)動形式、承受的載荷和運(yùn)動精度要求等因素來確定。其次，是確定手臂機(jī)構(gòu)的尺寸。即確定出其手臂的長度及手臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角范圍。 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu) Artifi

54、cial Intelligence and Robotics 61 10.4.3. 操作機(jī)手腕機(jī)構(gòu)操作機(jī)手腕機(jī)構(gòu) o 操作機(jī)的手腕機(jī)構(gòu)一般為操作機(jī)的手腕機(jī)構(gòu)一般為13個自由度，要求可實個自由度，要求可實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、偏轉(zhuǎn)或擺轉(zhuǎn)和俯仰三種運(yùn)動形式。現(xiàn)回轉(zhuǎn)、偏轉(zhuǎn)或擺轉(zhuǎn)和俯仰三種運(yùn)動形式。在作手腕機(jī)構(gòu)的運(yùn)動設(shè)計時，要注意大、小手臂的在作手腕機(jī)構(gòu)的運(yùn)動設(shè)計時，要注意大、小手臂的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角對末端操作器的俯仰角均可能產(chǎn)生誘導(dǎo)運(yùn)動。關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角對末端操作器的俯仰角均可能產(chǎn)生誘導(dǎo)運(yùn)動。此外，手腕機(jī)構(gòu)的設(shè)計還要注意減輕手臂的載荷，應(yīng)力此外，手腕機(jī)構(gòu)的設(shè)計還要注意減輕手臂的載荷，應(yīng)力求手腕部件的結(jié)構(gòu)緊湊，減小其重量和體積，以

55、利于手求手腕部件的結(jié)構(gòu)緊湊，減小其重量和體積，以利于手腕驅(qū)動傳動裝置的布置和提高手腕動作的精確性。腕驅(qū)動傳動裝置的布置和提高手腕動作的精確性。 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu) Artificial Intelligence and Robotics 62機(jī)器人的腕部結(jié)構(gòu)常機(jī)器人的腕部結(jié)構(gòu)常見三種幾種結(jié)構(gòu)見三種幾種結(jié)構(gòu) 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu) Artificial Intelligence and Robotics 6310.4.4. 操作機(jī)的末端執(zhí)行器操作機(jī)的末端執(zhí)行器 根據(jù)其用途和結(jié)構(gòu)的不同可分為機(jī)械式夾持器，吸附式執(zhí)行器和專用根據(jù)其用途和結(jié)構(gòu)的不同可分為機(jī)械式夾持器，吸附式執(zhí)行器和

56、專用工具工具( (如焊槍、噴嘴、電磨頭等如焊槍、噴嘴、電磨頭等) )三類。按其手爪的運(yùn)動方式又可分為平移型三類。按其手爪的運(yùn)動方式又可分為平移型和回轉(zhuǎn)型。按其夾持方式又可分為外夾式和內(nèi)撐式。此外，按驅(qū)動方式則有和回轉(zhuǎn)型。按其夾持方式又可分為外夾式和內(nèi)撐式。此外，按驅(qū)動方式則有電動、液壓和氣動三種。電動、液壓和氣動三種。根據(jù)不同作業(yè)任務(wù)的要求，先確定其類型和機(jī)構(gòu)型式，并應(yīng)盡可能使其根據(jù)不同作業(yè)任務(wù)的要求，先確定其類型和機(jī)構(gòu)型式，并應(yīng)盡可能使其結(jié)構(gòu)簡單，緊湊、重量輕，以減輕手臂的負(fù)荷。結(jié)構(gòu)簡單，緊湊、重量輕，以減輕手臂的負(fù)荷。 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)式夾持回轉(zhuǎn)式夾持器機(jī)構(gòu)器機(jī)構(gòu) Ar

57、tificial Intelligence and Robotics 64o 10.4.5 六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu) 圖圖7-4-5為常見的六為常見的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu),六個伺服電機(jī)直接通過諧六個伺服電機(jī)直接通過諧波減速器、同步帶輪等驅(qū)波減速器、同步帶輪等驅(qū)動六個關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn)動六個關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn),注意注意觀察一、二、三、四軸的觀察一、二、三、四軸的結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)一至關(guān)節(jié)四的結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)一至關(guān)節(jié)四的驅(qū)動電機(jī)為空心結(jié)構(gòu)，關(guān)驅(qū)動電機(jī)為空心結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)機(jī)器人的驅(qū)動電機(jī)采用節(jié)機(jī)器人的驅(qū)動電機(jī)采用空心軸結(jié)構(gòu)應(yīng)該不常見，空心軸結(jié)構(gòu)應(yīng)該不常見，空心軸結(jié)構(gòu)的電機(jī)一般較大?？?/p>

58、心軸結(jié)構(gòu)的電機(jī)一般較大。 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu) Artificial Intelligence and Robotics 65RVRV減速器的拆解圖片減速器的拆解圖片 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu) Artificial Intelligence and Robotics 66二、傳動原理二、傳動原理 它由漸開線圓柱齒傳輸線行星減速機(jī)構(gòu)和擺線針輪行星減速機(jī)構(gòu)兩部分組成。漸開線行星齒輪3與曲柄軸2連成一體，作為擺線針輪傳動部分的輸入。 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu) Artificial Intelligence and Robotics 67o 第第 十章十章 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人A

59、rtificial Intelligence and Robotics 67o 10.1 工業(yè)機(jī)器人定義及特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人定義及特點(diǎn)p 10.2 工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù)p 10.3 工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的分類及應(yīng)用 p 10.4 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)機(jī)構(gòu) 10.5 工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)p 10.6 各類工業(yè)機(jī)器人介紹各類工業(yè)機(jī)器人介紹Artificial Intelligence and Robotics 68 機(jī)器人的控制方法有位置控制、軌跡控制、力控機(jī)器人的控制方法有位置控制、軌跡控制、力控制、力矩控制、柔順控

60、制、力位置混合控制、分解制、力矩控制、柔順控制、力位置混合控制、分解運(yùn)動控制、變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制以及遞階控制、運(yùn)動控制、變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制以及遞階控制、模糊控制、學(xué)習(xí)控制、神經(jīng)控制和進(jìn)化控制等智能控模糊控制、學(xué)習(xí)控制、神經(jīng)控制和進(jìn)化控制等智能控制。制。 其中，有些控制方法已比較熟悉，另一些控制方其中，有些控制方法已比較熟悉，另一些控制方法則較為新穎，并有待進(jìn)一步開發(fā)與完善。法則較為新穎，并有待進(jìn)一步開發(fā)與完善。 10.5 工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù) Artificial Intelligence and Robotics 69o 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)是機(jī)器人的大腦，是決定機(jī)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)是