機器人相關(guān)內(nèi)容

機器人讀書筆記機器人是很典型的機電一體化的自動化裝備，涉及眾多學科領(lǐng)域，包括機械工程、自動控制原理、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)和人工智能技術(shù)等，技術(shù)附加值高，應用范圍廣泛，是先進制造技術(shù)的重要代表，現(xiàn)今已經(jīng)逐步成為信息化社會的新興產(chǎn)業(yè)。在許多先進制造企業(yè)中，機器人已經(jīng)是必不可少的自動化裝備。一、機器人的根底知識〔1〕機器人分類按機器人結(jié)構(gòu)坐標系的特點方式分類，可分為直角坐標系機器人，圓柱坐標系機器人、極坐標系機器人和多關(guān)節(jié)機器人；直角坐標系機器人有3個自由度，全為伸縮運動；圓柱坐標系機器人有3個自由度，升降，旋轉(zhuǎn)，伸縮；極坐標系機器人有3個自由度，2個旋轉(zhuǎn)和1個伸縮；多關(guān)節(jié)機器人有3個自由度，均為旋轉(zhuǎn)；直角坐標系特點是比擬簡單，控制比擬方便，三個坐標XYZ直線方向，缺點是比擬占用空間；圓柱坐標系和極坐標系比擬類似，都是移動+旋轉(zhuǎn)，在一些比擬簡單的作業(yè)中，如點對點運動，簡單的曲線，均應用比擬廣泛；多關(guān)節(jié)機器人具有占地面積小，移動速度快，能完成復雜的、連續(xù)軌跡的運動的特點，屬于比擬靠近智能型機器人，當然，價格也比擬高。直角坐標系圓柱坐標系極坐標系多關(guān)節(jié)軸承〔2〕機器人技術(shù)參數(shù)機器人的主要技術(shù)參數(shù)：自由度、工作范圍、工作速度、精度、重復精度、控制方式、驅(qū)動方式、工作載荷；自由度是指機器人所具有獨立運動的坐標數(shù)，它是根據(jù)機器人的用途決定的，一般來說，立體空間有6個自由度，但機器人可以根據(jù)用途設計出超過6個自由度或者小于6個自由度；工作范圍是指機械手臂末端或者手心能到達的所有點的集合；精度是指手臂實際到達位置與理論到達位置的差異；重復精度是指在屢次重復的動作下最近點與最遠點的距離差；控制方式是指機器人用于控制軸的方式，是伺服控制還是非伺服，如果是伺服，是采用點對點控制還是連續(xù)控制方式；驅(qū)動方式是指關(guān)節(jié)執(zhí)行器的動力源形式，是電機驅(qū)動還是液壓氣壓驅(qū)動等；工作載荷是指機器人在其功能范圍內(nèi)，機械接口處能承受的負載最大值；〔3〕機器人的機構(gòu)組成機器人的機構(gòu)組成：手部、手腕、臂部、機身〔機座〕；手部是也成機械手，而機器手有時也與機器人等同，足以說明手部的重要性了，它是最重要的執(zhí)行機構(gòu)。手部機構(gòu)有夾持類和吸附類兩種類型。夾鉗式是工業(yè)機器人中最常用的手部形式，一般由以下幾個局部組成，手指，傳動機構(gòu)，驅(qū)動裝置，支架這四局部組成。以上是經(jīng)典結(jié)構(gòu)，許多夾鉗式的衍生式都是基于該種類型根底上。吸附式是另外一種形式，分為氣吸式和磁吸式。氣吸式是由吸盤、吸盤架及進排氣系統(tǒng)組成，利用吸盤內(nèi)的壓力與大氣壓之間的壓力差而工作的。磁吸式手部是利用永久磁鐵或電磁鐵通電后產(chǎn)生的磁力來吸附工件的。仿人手是當前智能機器手的熱點，能夠像人的手那樣靈活運動，做復雜工作，其形狀如下列圖所示：二、機器人系統(tǒng)機器人是個系統(tǒng)化的裝備，它由機器人機構(gòu)、機器人控制器、機器人驅(qū)動裝置、機器人傳感器組成。機器人機構(gòu)參照上文，這里不再贅述，局部模塊如下列圖所示；〔1〕機器人控制器控制器是指利用用戶的指令對機器人機構(gòu)進行操作和控制，從而完成各種動作?？刂破鞯淖罡镜倪\動控制方法是PID控制，即比例積分微分控制〔ProportionIntegralDifferential〕這種是很傳統(tǒng)的控制，已經(jīng)出現(xiàn)了幾十年了，也有單純的PI控制、PD控制；而現(xiàn)在早已經(jīng)出現(xiàn)模糊PID控制〔FuzzyPIDControl〕，采用模糊算法優(yōu)化PID控制，模糊算法也是當前研究的熱點，模糊算法還有很多領(lǐng)域沒有解決；也有很多專家提出自適應PID控制，自適應模糊PID控制，該種控制能夠根據(jù)外界環(huán)境的改變也自動調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)最優(yōu)控制控制原理如下列圖所示：如果是單臺機器人工作站，可能不一定需要計算機實現(xiàn)進一步控制，但目前機器人的應用工程由單臺機器人工作站向機器人生產(chǎn)線開展，機器人控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)變得越來越重要，控制器上具有串口、現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)功能?？捎糜跈C器人控制器之間和機器人控制器同上位機的通訊，便于對機器人生產(chǎn)線進行監(jiān)控、診斷和管理。采用計算機對機器人進行監(jiān)控、診斷和管理，需要在軟件和硬件上都進行布置。程序輸入方式有兩種類型，一種是編程輸入型，它將計算機上已經(jīng)編號的程序，通過RS232串口，USB接口或者以太網(wǎng)等通信方式接到機器人的控制柜，然后控制柜發(fā)去指令信號傳遞給執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)完成所需要的動作；另外一種是示教輸入型，顧名思義，示教指在手動控制盒中人為做出所需要的動作和運動軌跡，在示教過程中，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中，在機器人自開工作的同時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應信息，將指令信號傳給驅(qū)動機構(gòu)，使執(zhí)行機構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作?！?〕機器人驅(qū)動裝置驅(qū)動系統(tǒng)為機器人各運動部件提供力、力矩、速度、加速度；機器人常見的驅(qū)動裝置有電驅(qū)動、液壓驅(qū)動和氣壓驅(qū)動。電驅(qū)動就是采用步進電機、直流伺服電機、交流伺服電機等進行驅(qū)動，步進電機采用“一個脈沖的轉(zhuǎn)動”方式，控制簡單，開環(huán)無調(diào)節(jié)，精度可能不太高，直流交流伺服電機根據(jù)反響調(diào)整力、力矩、速度、加速度等，精度一般比擬高，當然，價格也比擬高。液壓驅(qū)動適用于高速響應和快速反響，同時要求體積小，重量輕的場合。氣壓驅(qū)動精度不高，會出現(xiàn)顫抖噪音情形，適宜應用在不重要場合?！?〕機器人傳感器機器人的傳感器用于機器人運動部件的位移、速度和加速度的測量；它是識別外界的事物的根底，機器人里面有眾多傳感器，檢測特定位置或角度的位置檢測傳感器，檢測速度、加速度、角速度、角加速度和姿態(tài)的運動檢測傳感器，還有視覺、觸覺、力覺、聽覺、味覺、嗅覺、溫度等等傳感器。三、對引進機器人的看法1.在目前生產(chǎn)條件下，公司的生產(chǎn)的工藝流程是合理的，相比照擬標準的。從我個人的看法，有幾大因素制約公司生產(chǎn)效率的提高：一是現(xiàn)在車間的生產(chǎn)方式?，F(xiàn)在有的車間的生產(chǎn)方式是比擬傳統(tǒng)的方式，單點作業(yè)，每點必須有人負責加工、檢測，這樣導致了生產(chǎn)人員的增加，增加人工本錢；然后將每點按工序串聯(lián)起來，形成一個完整的加工工藝鏈，而在這條工藝鏈上的是一大堆密密麻麻的員工?！铂F(xiàn)在公司的生產(chǎn)情況有點像二戰(zhàn)后軍事機械化理論的開展，不斷地在這個層次上修修補補，卻也無法實現(xiàn)更大突破，而美國率先進行軍事信息化建設嘗試，產(chǎn)生質(zhì)變，取得巨大成功，與原先的國家徹底拋開距離?！碁楹胃嗖徊捎霉ば蚣械姆绞侥?？為何不采用設備集成化的生產(chǎn)方式呢？這樣可以讓員工從原先繁重的勞動中解脫出來。讓某個車間的所有或者大局部工序進行自動化作業(yè)，而員工負責后勤效勞工作，包括設備保養(yǎng)、維修，產(chǎn)品的質(zhì)量控制、檢測，現(xiàn)場設備運行的監(jiān)控、管理等等，可以省卻很多人力物力！二是一線員工的積極性問題。老員工能夠吃苦，肯干，但是年齡逐步老去，有時力不從心；年輕的新員工不少是吃不了苦，有的得過且過，素質(zhì)有待提高。而且再過幾年，人力本錢會越來越高，薪資不理想，工作環(huán)境不友好，就越來越難以招到員工，企業(yè)壓力會越來越大！機器人沒有人工作時必要的生理時間和工作情緒上的變化，是個良好的替代品。2.需要注意的是，有了主體生產(chǎn)設備應該要有配套相應的輔助設備，不然無法充分發(fā)揮最大生產(chǎn)力；在引進機器人時應該充分規(guī)劃好，吸取數(shù)控車床的教訓，做好前期的布置和相關(guān)配套工作。3.工業(yè)機器人按執(zhí)行機構(gòu)運動的控制機能可分為點位型和連續(xù)