机器人的组成系统

一．工业机器人组成系统

工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括腰部、肩部、肘部和手腕部，其中手腕部有3个运动自由度。驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。

工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。

示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。

几个问题：

（1）巨轮机器人JLRB20KG机器人是点位型还是连续轨迹型？

（2）能不能编写一个简单程序，使机器人能够的末端能够走一个圆？

（3）能不能控制机器人中每一个电机的输出功率或扭矩？

（4）机器人每一个关节从驱动电机到执行机构的传递效率有没有？

二．工业机器人的主体

机器人本体由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端执行器和驱动装置组成。共有六个自由度，依次为腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰、手腕侧摆。机器人采用电机驱动，电机分为步进电机或直流伺服电机。直流伺服电机能构成闭环控制、精度高、额定转速高、但价格较高，而步进电机驱动具有成本低、控制系统简单。

各部件组成和功能描述如下：

（1）基座：基座是机器人的基础部分，起支撑作用。整个执行机构和驱动装置都安装在基座。

（2）腰部：腰部是机器人手臂的支撑部分，腰部回转部件包括腰部支架、回转轴、支架、谐波减速器、制动器和步进电机等。

（3）大臂：大臂和传动部件

（4）小臂：小臂、减速齿轮箱、传动部件、传动轴等，在小臂前端固定驱动手腕三个运动的步进电机。

（5）手腕部件：手腕壳体、传动齿轮和传动轴、机械接口等。

（6）末端执行器：根据抓取物体的形状、材质等选择合理的结构。

目前，在工业机器人中广泛采用的机械传动单元是减速器，与通用减速器相比，机器人关节减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。常用的减速器主要有：RV减速器和谐波减速器。RV减速器一般用在腰关节、肩关节和肘关节等重载位置处，而谐波减速器用于手腕的三个关节等轻载位置处。

（1）谐波减速器

谐波减速器由固定的刚性内齿轮、一个工作时可产生径向弹性变形并带有外齿的柔轮和一个装在柔轮内部、呈椭圆形、外圈带有柔性滚动轴承的波发生器等3个基本构件组成。当波发生器转入柔轮后，迫使柔轮的剖面由原先的圆形变为椭圆形，其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合，而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开，周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。

（2）RV减速器

与谐波减速器相比，RV减速器具有较高的疲劳强度和刚度以及较长的寿命，而且回差精度稳定，不想谐波传动，随着使用时间的增长，运动精度就会显著降低，故高精度机器人传动多采用RV减速器，且有逐渐取代谐波减速器的趋势。RV减速器是由第一级渐开线圆柱齿轮行星减速机构和第二级摆线针轮行星减速机构组成，是一封闭差动轮系。

目前，在工业机器人中常用的驱动电机是交流伺服电机。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。交流伺服电机具有较强的过载能力，具有速度过载和转矩过载能力，其最大转矩可达额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。电机的输出扭矩与功率的关系：

T = 9550 P / n 。T，扭矩，Nm；P，功率，KW；n，转速，r/min；9550是系数。

扭矩、功率、转速之间，有关系。

三．工业机器人的示教器

示教器也称示教编程器或示教盒，主要由液晶屏幕和操作按键组成，可由操作者手持移动。它是机器人的人机交互接口，机器人的所有操作基本上都是通过示教器完成的，如点动机器人，编写、测试和运行机器人程序，设定、查阅机器人状态设置和位置等。

四．工业机器人的技术指标

机器人的技术指标反映了机器人的适用范围和工作性能，是选择、使用机器人必须考虑的问题。

（1）最大负载：作用于机器人手腕末端，且不会使机器人性能降低的最大载荷

（2）定位精度：又称绝对定位精度，是指机器人末端执行器实际到达位置与目标位置之间的差异。

（3）重复定位精度：指机器人重复到达某一目标位置的差异程度；或在相同的位置指令下，机器人连续重复若干次其位置的分散情况。一般而言，工业机器人的

绝对定位精度要比重复定位精度低一到两个数量级，其原因是未考虑机器人本

体的制造误差、工件加工误差及工件定位误差情况下使用机器人的运动学模型

来确定机器人末端执行器的位置。

（4）最大工作速度。在各轴联动情况下，机器人手腕中心所能达到的最大线速度。

最大工作速度越高，生产效率就越高。

五．工业机器人的控制系统

机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定动作或作业任务的装置。工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。其基本功能如下：

（1）示教功能。分为在线示教和离线示教两种方式。

（2）记忆功能。存储作业顺序、运动路径和方式及与生产工艺有关的信息等。

（3）与外围设备联系功能。包括输入/输出接口、通信接口、网络接口等。

（4）传感器接口。位置检测、视觉、触觉、力觉等。

（5）故障诊断安全保护功能。运行时的状态监视、故障状态下的安全保护和自诊断。

其关键技术包括：

（1）开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示

教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器

人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻

辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。

（2）模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个

控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别

面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功

能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。

（3）机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。

（4）网络化机器人控制器技术：当前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器

人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、

现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上

位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。

根据计算机结构、控制方式和控制算法的处理方法，机器人控制器又可分为集中式控制和分布式控制。

（1）集中式控制器。利用一台微型计算机实现系统的全部控制功能。其优点是硬件成本较低，便于信息的采集和分析，易于实现系统的最优控制，整体性与协调

性较好，基于PC的硬件扩展方便。其缺点是灵活性、可靠性、实时性较差。

（2）分布式控制器。主要思想是“分散控制，集中管理”，分布式系统常采用两级控制方式，由上位机和下位机组成。上位机（机器人主控制器）负责整个系统管

理以及运动学计算、轨迹规划等，下位机由多CPU组成，每个CPU控制一个

关节运动。上、下位机通过通信总线相互协调工作。其优点是系统灵活性好、

可靠性提高、响应时间短，有利于系统功能的并行执行。

工业机器人的控制系统需要由相应的硬件和软件组成，硬件主要由传感装置、控制装置及关节伺服驱动部分组成，软件包括运动轨迹规划算法和关节伺服控制算法与相应的工作程序。传感装置分为内部传感器和外部传感器，内部传感器主要用于检测工业机器人内部的各关节的位置、速度和加速度等，而外部传感器是可以使工业机器人感知工作环境和工作对象状态的视觉、力觉、触觉、听觉、滑觉、接近觉、温度觉等传感器。控制装置用于处理各种感觉信息，执行控制软件，产生控制指令。关节伺服驱动部分主要根据控制装置的指令，按作业任务的要求驱动各关节运动。

六．工业机器人的运动轨迹与位置控制

机器人的作业实质是控制机器人末端执行器的位姿，以实现点位运动或连续路径运。

(1)点位运动（PTP）。点位运动只关心机器人末端执行器运动的起点和目标点位姿，

而不关心这两点之间的运动轨迹。

(2)连续路径运动（CP）。连续路径运动不仅关系机器人末端执行器达到目标点的精

度，而且必须保证机器人能沿所期望的轨迹在一定精度范围内重复运动。机器人

连续路径运动的实现是以点位运动为基础，通过在相邻两点之间采用满足精度要

求的直线或圆弧轨迹插补运算即可实现轨迹的连续化。机器人再现时，主控制器

（上位机）从存储器中逐点取出各示教点空间位姿坐标值，通过对其进行直线或

圆弧插补运算，生成相应路径规划，然后把各插补点的位姿坐标值通过运动学逆

解运算换成关节角度值，分送机器人各关节或关节控制器。

工业机器人控制方式有不同的分类，如按被控对象不同可分为位置控制、速度控制、加速度控制、力控制、力矩控制、力和位置混合控制等，而位置控制是工业机器人的基本控制任务。

问题：

1.要求机器人系统模块化，我们可以给机器人系统中各模块发送指令，并获取各模块的输

出。机器人系统部分非核心模块应该可以关闭或打开，被关闭的模块即使接受到指令也应处非活跃状态。

2.我们可以写自己的模块，并通过个人编写的模块调用系统模块，实现对系统模块的控制。

3.机器人路径规划一般给定起始点和终止点，然后通过插补运算得到路径，但我希望能将

路径规划模块化，我可以给路径规划模块实时发送终止点指令，获得规划路径。将路径送入运动学逆解求解模块获取关节的转动角度，将该转动角度与期望速度和加速度（速度、加速度可以实时调整）相结合控制机器人的操作空间动力学模型。在必要情况下，在未到达终止点时，若终止点发生变化，可以从当前点重新规划到新终止点的路径。4.将机器人的坐标系（关节坐标系、全局坐标系、工件坐标系等）模块化，可以通过指令

进行坐标系转换。

5.将机器人末端位置、速度、加速度和每一个关节位置、速度、加速度模块化，我们可以

调取机器人末端及关节信息，并可以直接对末端及关节位置、速度、加速度发送指令以便于进行控制。

6.机器人中的每一个关节是否都有制动器？

7.机器人末端执行器更换时如何进行标定？

8.机器人误差补偿模块化。

9.机器人本体的三维建模

10.公司开发的焊接机器人有没有研究在障碍物未知情况下的避障规划？有没有研究碰撞

检测方面的工作？

11.把一个物体随

1.工业机器人的轨迹规划

1.1机器人规划的基本概念

所谓机器人的规划(P1anning)，指的是——机器人根据自身的任务，求得完成这一任务的解决方案的过程。这里所说的任务，具有广义的概念，既可以指机器人要完成的某一具体任务，也可以是机器人的某个动作，比如手部或关节的某个规定的运动等。

为说明机器人规划的概念，我们举下面的例子：

在一些老龄化比较严重的国家，开发了各种各样的机器人专门用于伺候老人，这些机器人有不少是采用声控的方式．比如主人用声音命令机器人“给我倒一杯开水”，我们先不考虑机器人是如何识别人的自然语言，而是着重分析一下机器人在得到这样一个命今后，如何来完成主人交给的任务。

首先，机器人应该把任务进行分解，把主人交代的任务分解成为“取一个杯子”、“找到水壶”、“打开瓶塞”、“把水倒人杯中”、“把水送给主人”等一系列子任务。这一层次的规划称为任务规划(Task planning)，它完成总体任务的分解。

然后再针对每一个子任务进行进一步的规划。以“把水倒入杯中”这一子任务为例，可以进一步分解成为“把水壶提到杯口上方”、“把水壶倾斜倒水入杯”、“把水壶竖直”、“把水壶放回原处”等一系列动作，这一层次的规划称为动作规划(Motion P1anning)，它把实现每一个子任务的过程分解为一系列具体的动作。

为了实现每一个动作，需要对手部的运动轨迹进行必要的规定，这是手部轨迹规划(Hand trajectory planning )。

为了使手部实现预定的运动，就要知道各关节的运动规律，这是关节轨迹规划(Joint trajectory planning)。

最后才是关节的运动控制(Motion control)。

上述例子可以看出，机器人的规划是分层次的，从高层的任务规划，动作规划到手部轨迹规划和关节轨迹规划，最后才是底层的控制(见下图)。在上述例子中，我们没有讨论力的问题，实际上，对有些机器人来说，力的大小也是要控制的，这时，除了手部或关节的轨迹规划，还要进行手部和关节输出力的规划。

智能化程度越高，规划的层次越多，操作就越简单。

对工业机器人来说，高层的任务规划和动作规划一般是依赖人来完成的。一般的工业机器人不具备力的反馈，所以，工业机器人通常只具有轨迹规划的和底层的控制功能。（要实现人机协同装配，则人也负责完成轨迹形状（直角空间）和时间（人的动作时间）的规划，怎么使机器人理解人的轨迹形状并得到关节转角、速度、加速度等呢？）

轨迹规划的目的是——将操作人员输入的简单的任务描述变为详细的运动轨迹描述。例如，对一般的工业机器人来说，操作员可能只输入机械手末端的目标位置和方位，而规划的任务便是要确定出达到目标的关节轨迹的形状、运动的时间和速度等。这里所说的轨迹是指随时间变化的位置、速度和加速度。简言之，机器人的工作过程，就是通过规划，将要求的任务变为期望的运动和力（通过机

器人动力学方程得到末端的输出力与转矩，如何控制机器人末端输出的力和转矩呢？），由控制环节根据期望的运动和力的信号，产生相应的控制作用，以使机器人输出实际的运动和力，从而完成期望的任务。这一过程表述如下图所示。这里，机器人实际运动的情况通常还要反馈给规划级和控制级，以便对规划和控制的结果做出适当的修正。

上图中，要求的任务由操作人员输入给机器人，为了使机器人操作方便、使用简单，必须允许操作人员给出尽量简单的描述。

上图中，期望的运动和力是进行机器人控制所必需的输入量，它们是机械手末端在每一个时刻的位姿和速度，对于绝大多数情况，还要求给出每一时刻期望的关节位移和速度，有些控制方法还要求给出期望的加速度等。

1.2机器人PTP控制和CP控制

对于PTP（Pointto Point）控制:

通常只给出机械手末端的起点和终点，有时也给出一些中间经过点，所有这些点统称为路径点。应注意这里所说的“点”不仅包括机械手末端的位置，而且包括方位，因此描述一个点通常需要6个量。通常希望机械手末端的运动是光滑的，即它具有连续的一阶导数，有时甚至要求具有连续的二阶导数。不平滑的运动容易造成机构的磨损和破坏，甚至可能激发机械手的振动。因此规划的任务便是要根据给定的路径点规划出通过这些点的光滑的运动轨迹。

对于CP控制:

机械手末端的运动轨迹是根据任务的需要给定的，但是它也必须按照一定的采样间隔，通过逆运动学计算，将其变换到关节空间，然后在关节空间中寻找光滑函数来拟合这些离散点．最后，还有在机器人的计算机内部如何表示轨迹，以及如何实时地生成轨迹的问题。

1.3关节空间轨迹规划和直角空间轨迹规划

轨迹规划问题又可以分为关节空间的轨迹规划和直角空间的轨迹规划。（1）关节空间轨迹规划

关节空间法首先将在工具空间中期望的路径点，通过逆运动学计算，得到期望的关节位置，然后在关节空间内，给每个关节找到一个经过中间点到达目的终点的光滑函数，同时使得每个关节到达中间点和终点的时间相同，这样便可保证机械手工具能够到达期望的直角坐标位置。这里只要求各个关节在路径点之间的时间相同，而各个关节的光滑函数的确定则是互相独立的。

下面具体介绍在关节空间内常用的两种规划方法

1）三次多项式函数插值

考虑机械手末端在一定时间内从初始位置和方位移动到目标位置和方位的问题。利用逆运动学计算，可以首先求出一组起始和终了的关节位置．现在的问题是求出一组通过起点和终点的光滑函数。满足这个条件的光滑函数可以有许多条，如下图所示：

显然，这些光滑函数必须满足以下条件：

()()00

1202

303

32f f

f f a q a a q q t a q q t ===-=--

2）抛物线连接的线性函数插值

前面介绍了利用三次多项式函数插值的规划方法。另外一种常用方法是线性函数插值法，即用一条直线将起点与终点连接起来。但是，简单的线性函数插值将使得关节的运动速度在起点和终点处不连续，它也意味着需要产生无穷大的加

速度，这显然是不希望的。因此可以考虑在起点和终点处，用抛物线与直线连接起来，在抛物线段内，使用恒定的加速度来平滑地改变速度，从而使得整个运动轨迹的位置和速度是连续的。

（2）直角空间轨迹规划

前面介绍的在关节空间内的规划，可以保证运动轨迹经过给定的路径点。但是在直角坐标空间，路径点之间的轨迹形状往往是十分复杂的，它取决于机械手的运动学机构特性。在有些情况下，对机械手末端的轨迹形状也有一定要求，如要求它在两点之间走一条直线，或者沿着一个圆弧运动以绕过障碍物等。这时便需要在直角坐标空间内规划机械手的运动轨迹．

直角坐标空间的路径点，指的是机械手末端的工具坐标相对于基坐标的位置和姿态．每一个点由6个量组成，其中3个量描述位置，另外3个量描述姿态。

在直角坐标空间内规划的方法主要有：线性函数插值法和圆弧插值法。

1.4 轨迹的实时生产

前面轨迹规划的任务，是根据给定的路径点规划出运动轨迹的所有参数。

例如，在用三次多项式函数插值时，便是产生出多项式系数a0,a1,a2,a3从而得到整个轨迹的运动方程：

()23

0123i i i i q t a a t a t a t =+++

对上式求导，可以得到速度和加速度：

()()2123232326i i i i i q

t a a t a t q t a a t =++=+

1.5路径的描述

前面讨论了在给定路径点的情况下如何规划出运动轨迹的问题。但是还有一个如何描述路径点并以合适的方式输入给机器人的问题。最常用的方法便是利用机器人语言。

用户将要求实现的动作编成相应的应用程序，其中有相应的语句用来描述轨迹规划，并通过相应的控制作用来实现期望的运动。

机器人的组成与结构

3、简介机器人系统的组成与结构，包括三大部分、六个子系统 答：机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交换系统、人机交换系统和控制系统。 驱动系统，要使机器人运作起来，各需各个关节即每个运动自由度安置传动装置。这就是驱动系统。驱动系统可以是液压传动、气压传动、电动传动、或者把它们结合起来应用综合系统，可以是直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接传动。 机械结构传动，工业机器人的机械结构系统由机座、手臂、末端操作器三大部分组成，每一个大件都有若干个自由度的机械系统。若基座不具备行走机构，则构成行走机器人；若基座不具备行走及弯腰机构，则构成单机器人臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕组成。末端操作器是直接装在手腕上的一个重要部件，它可以是二手指或多手指的手抓，也可以是喷漆枪、焊具等作业工具。 感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，用以获得内部和外部环境状态中有意义的信息。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水准。人类的感受系统对感知外部世界信息是极其灵巧的，然而，对于一些特殊的信息，传感器比人类的感受系统更有效。 机器人一环境交换系统是现代工业机器人雨外部环境中的设备互换联系和协调的系统。工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工单元、焊接单元、装配单元等。当然，也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。 人工交换系统是操作人员与机器人控制并与机器人联系的装置，例如，计算机的标准终端，指令控制台，信息显示板，危险信号报警器等。该系统归纳起来分为两大类：指令给定装置和信息显示装置。 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。假如工业机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。根据控制原理，控制系统可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。根据控制运行的形式，控制系统可分为点位控制和轨迹控制。

工业机器人控制系统组成及典型结构

工业机器人控制系统组成及典型结构 一、工业机器人控制系统所要达到的功能机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下： 1、记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 2、示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 3、与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 4、坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 5、人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。 6、传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。 7、位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 8、故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 二、工业机器人控制系统的组成 1、控制计算机：控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32 位、64 位等如奔腾系列CPU 以及其他类型CPU 。 2、示教盒：示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的 CPU 以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 3、操作面板：由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。 4、硬盘和软盘存储存：储机器人工作程序的外围存储器。 5、数字和模拟量输入输出：各种状态和控制命令的输入或输出。 6、打印机接口：记录需要输出的各种信息。 7、传感器接口：用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。 8、轴控制器：完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 9、辅助设备控制：用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。 10 、通信接口：实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。 11 、网络接口 1) Ethernet 接口：可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC 通信，数据传输速率高达 10Mbit/s ，可直接在PC 上用windows 库函数进行应用程序编程之后，支持TCP/IP 通信协议，通过Ethernet 接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。

一种智能机器人系统设计和实现.

一种智能机器人系统设计和实现 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的"活物".其实，这个自控"活物"的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人，以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果，控制论主张这样的事实：生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的，机器人是一种系统的功能描述，这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到，现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了 嵌入式是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展，但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛，彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业：手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视…… 1 智能机器人系统机械平台的搭建 智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。 机器人前部为一四杆机构，使前轮能够在一定范围内调节其高度，主要功能是在机器人前部遇障碍时，前向连杆机构随车轮上抬，而遇到下凹障碍时前车轮先下降着地，以减小震动，提高整机平稳性。在主体的左右两侧，分别配置了平行四边形侧向被动适应机构，该平行四边形机构与主体之间通过铰链与其相连接，是小车行进的主要动力来源。利用两侧平行四边形可任意角度变形的特点，实现自适应各种障碍路面的效果。改变平行四边形机构的角度，可使左右两侧车轮充分与地面接触，使机器人的6个轮子受力尽量均匀，加强机器人对不同路面的适应能力，更加平稳地越过障碍，并且更好地保证整车的平衡性。主体机构主要起到支撑与连接机器人各个部分的作用，同时，整个机器人

机器人控制系统组成、分类及要求

机器人控制系统 一、工业机器人控制系统应具有的特点 工业机器人控制系统的主要任务是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等项。其中有些项目的控制是非常复杂的，这就决定了工业机器人的控制系统应具有以下特点： （1）工业机器人的控制与其机构运动学和动力学有着密不可分的关系，因而要使工业机器人的臂、腕及末端执行器等部位在空间具有准确无误的位姿，就必须在不同的坐标系中描述它们，并且随着基准坐标系的不同而要做适当的坐标变换，同时要经常求解运动学和动力学问题。 （2）描述工业机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型，随着工业机器人的运动及环境而改变。又因为工业机器人往往具有多个自由度，所以引起其运动变化的变量不止个，而且各个变量之间般都存在耦合问题。这就使得工业机器人的控制系统不仅是一个非线性系统，而且是一个多变量系统。 （3）对工业机器人的任一位姿都可以通过不同的方式和路径达到，因而工业机器人的控制系统还必须解决优化的问题。 二、对机器人控制系统的一般要求 机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下： ?记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 ?示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教

两种。 ?与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。?坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 ?人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。 ?传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。 ?位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。?故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 三、机器人控制系统的组成（图1） （1）控制计算机控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等，如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。 （2）示教盒示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 （3）操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。（4）硬盘和软盘存储存储机器人工作程序的外围存储器。 （5）数字和模拟量输入输出各种状态和控制命令的输入或输出。 （6）打印机接口记录需要输出的各种信息。 （7）传感器接口用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。 （8）轴控制器完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。

工业机器人技术课后题答案

第一章课后习题： 3、说明工业机器人的基本组成及各部分之间的关系。 答：工业机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人－环境交互系统、人机交互系统和控制系统。各部分之间的关系可由下图表明： 4、简述工业机器人各参数的定义：自由度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。 答：自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目,不应包括手爪(末端操作器)的开合自由度。 重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力, 可以用标准偏差这个统计量来表示, 它是衡量一列误差值的密集度(即重复度)。 工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合, 也叫工作区域。 工作速度一般指工作时的最大稳定速度。 承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最

大质量。承载能力不仅指负载, 而且还包括了机器人末端操作器的质量。 第二章课后习题： 1、 答：工业上的机器人的手一般称之为末端操作器, 它是机器人直接用于抓取和握紧(吸附)专用工具(如喷枪、扳手、焊具、喷头等)进行操作的部件。具有模仿人手动作的功能, 并安装于机器人手臂的前端。大致可分为以下几类: (1) 夹钳式取料手；(2) 吸附式取料手；(3) 专用操作器及转换器；(4) 仿生多指灵巧手。 4、 答：R关节是一种翻转(Roll)关节。B关节是一种折曲(Bend)关节。Y关节是一种偏转(Yaw)关节。具有俯仰、偏转和翻转运动, 即RPY运动。 5、 答：行走机构分为固定轨迹式和无固定轨迹式。无固定轨迹式又分为与地面连续接触（包括轮式和履带式）和与地面间断接触（步行式）。轮式在平地上行驶比较方便，履带式可以在泥泞道路上和沙漠中行驶。步行式有很大的适应性, 尤其在有障碍物的通道(如管道、台阶或楼梯)上或很难接近的工作场地更有优越性。 第三章课后习题：

机器人系统组成基础知识大全

机器人系统组成基础知识大全 本文以fanuc为例，详细讲解机器人的组成及系统，i/0，示教器等，不同品牌机器人有差异，但很多相通之处，希望对各位机友有所帮助。 一.机器人简单介绍 1、机器人的构成 是由伺服电机驱动的机械机构组成的,各环节每一个结合处是一个关节点或坐标系。 2、机器人的用途

Arc welding(弧焊),Spot welding(点焊),Handing(搬运),Sealing(涂胶),Painting(喷漆),去毛刺,切割,激光焊接.测量等. 3、FANUC机器人的型号 主要型号:型号轴数手部负重(kg) LR Mate 100iB/200iB 5/6 5/5 ARC Mate 100iB/M-6iB 6 6/6 ARC Mate 120IB/M-16iB 6 16/20 R-2000IA/M-710IAW 6 200/70 S-900IB/M-410IA 6/4 400 4、机器人的主要参数 1)手部负重 2)运动轴数 3)2,3轴负重 4)运动范围 5)安装方式 6)重复定位精度 7)最大运动速度 5、FANUC机器人的安装环境 1)环境温度:0-45摄氏度

1、发那科硬件系统 1)基本参数:马达交流伺服马达CPU 32位高速输入电源R-J3IB 380伏/3相:R-J3IB Mate 200伏/3相I/O设备Process I/O, Module A,B 等

2)单机形式:(见图1) 3)机器人系统构成（见图2） 4)机器人控制器硬件（见图3） 三、控制器 一. 认识TP(Teach Pendant) 1、TP的作用 1 ）点动机器人 2 ）编写机器人程序 3 ）试运行程序 4 ）生产运行 5 ）查阅机器人的状态（I/O设置，位置，焊接电流） 2、认识TP上的键（见下图） Status Inicators（状态指示灯）：指示系统状态。 ON/OFF Switch（开关）：与DEADMAN开关一起启动或禁止机器人运动。PREV：显示上一屏幕。 SHIFT key（键）：与其它键一起执行特定功能。

工业机器人分类本体结构及技术指标

工业机器人分类、本体结构和技术指标 “工业机器人”专项技能培训——杜宇 英属哥伦比亚大学（UBC）博士 大连大华中天科技有限公司CEO 主要内容 一、常用运动学构型 二、机器人的主要技术参数 三、机器人常用材料 四、机器人主要结构 五、机器人的控制系统 一、常用运动学构形 1、笛卡尔操作臂 优点：很容易通过计算机控制实现，容易达到高精度。 缺点：妨碍工作, 且占地面积大, 运动速度低, 密封性不好。 ①焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、 分类、装配、贴标、喷码、打码、（软仿型）喷涂、目标跟 随、排爆等一系列工作。 ②特别适用于多品种，便批量的柔性化作业，对于稳定，提 高产品质量，提高劳动生产率，改善劳动条件和产品的快速 更新换代有着十分重要的作用。 2、铰链型操作臂（关节型） 关节机器人的关节全都是旋转的, 类似于人的手臂,工业机器人中最 常见的结构。它的工作范围较为复杂。 ①汽车零配件、模具、钣金件、塑料制品、运动器材、玻璃制品、陶 瓷、航空等的快速检测及产品开发。 ②车身装配、通用机械装配等制造质量控制等的三坐标测量及误差检 测。 ③古董、艺术品、雕塑、卡通人物造型、人像制品等的快速原型制作。 ④汽车整车现场测量和检测。 ⑤人体形状测量、骨骼等医疗器材制作、人体外形制作、医学整容等。 3、SCARA操作臂 SCARA机器人常用于装配作业, 最显著的特点是它们 在x-y平面上的运动具有较大的柔性, 而沿z轴具有 很强的刚性, 所以, 它具有选择性的柔性。这种机器 人在装配作业中获得了较好的应用。 ①大量用于装配印刷电路板和电子零部件 ②搬动和取放物件，如集成电路板等 ③广泛应用于塑料工业、汽车工业、电子产品工业、 药品工业和食品工业等领域. ④搬取零件和装配工作。

智能客服系统机器人

智能客服系统机器人 新一代智能客服机器人平台整合了最先进的云计算、分布式微服务、大数据，应用了目前最前沿的自然语义处理及深度学习算法，为客户提供一套简单可依赖的智能机器人系统，让客户的产品插上人工智能的翅膀，施展自己的AI创新能力。通过机器人的24小时全天候服务、接待零延迟、全渠道辅助人工等功能助力企业提升服务体验和效率，减少客服人力成本。 客服机器人帮助企业业务智能化和自助化： 通过任务功能对接企业业务接口等，可帮助企业实现业务流程自助化、智能化，帮助企业优化业务流程。比如：智能创建工单、工资异常查询、开发票、预定机票等。 1 问答——提升客户服务效率 1.1 问答双引擎模式 价值：支持传统NLP普通问答和深度学习模型问答。 背景：市面上目前的机器人主流都是nlp普通问答，若要进行模型问答，需要客户提供语料进行线下训练模型。在产品侧可以一键开启模型问答，无需线下部署训练，快速搭建自己的模型知识库。 使用场景：二者采用的算法技术不一样，通过模型问答将极大提高问答回复的准确率。前期相似问数量不够的知识点则可以通过普通问答进行回复，待系统上线一段时间后，通过知识学习工具，将知识点的相似问数量扩充足够、质量够好时，就可以开启使用模型问答。 目标：尽可能将更多的知识点由nlp普通问答过渡到模型问答。 1.2 自定义阈值 价值：每个客户都可自由控制自己机器人的问答逻辑 背景：市面其他机器人的问答阈值基本都是系统内置定义好的，不允许自由变更。允许每个客户根据自己知识库实际情况以及应用阶段来自定义阈值，控制机器人的问答。 使用场景：问答阈值和差值阈值的设置都具体到每个机器人的层面，训练师可以根据客户的业务知识库阶段及行业属性来调整到合适阈值。 2 任务型机器人——助力企业业务智能化 任务型设计初衷是为了帮助企业业务智能化、自助化。通过任务型接口，可以与企业业务系统实现完美对接，通过多轮对话，极致提升用户对话体验。 2.1 函数服务 函数服务可以使用代码处理一些复杂业务逻辑，无需用户接口单独处理；例如：密码错误次数判断。通过函数服务还可以完美对接客户的复杂业务接口，实现业务互通。 2.2 多场景自由切换/任务轮次限制

工业机器人的结构与组成

. ..工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构， 包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。 工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。 工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行 机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。 具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。

机器人结构组成

机器人系统的结构: 机器人的机构部分、 传感器组、 控制部分、 信息处理部分组成。 机器通常由动力部分、工作部分和传动装置三部分组成。除此之外，还有自动控制部分。 ?动力部分是机器动力的来源，常用的发动机有电动机、内燃机和空气压缩机等。 ?工作部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装配的终端，起结构形式取决于机器的用途。例如金属切削机床的主轴、拖板、工作台等。 ?传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。例如：金属切削机床中常用的带传动、螺旋传动、齿轮传动、连杆机构、凸轮机构等。机器应用的传动方式主要有机械传动、液压传动、气动传动及电气传动等。

机器人的执行机构由哪些部件构成 即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（夹持器或末端执行器）和行走部（对于移动机器人）等 机器的驱动装置有哪些 是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。

机器人的控制系统方式有哪些 一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同，机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力（力矩）控制。 阿西莫夫机器人三定律是什么 科幻小说家艾萨克· 阿西莫夫在小说[1]?中所订立的“机器人 三定律”。阿西莫夫为机器人提出的三条“定律”（law），程序上规定所有机器人必须遵守： 一：机器人不得伤害人类，或袖手旁观坐视人类受到伤害； 二：除非违背第一法则，机器人必须服从人类的命令； 三：在不违背第一及第二法则下，机器人必须保护自己。

智能机器人控制系统

机器人的控制 机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。 智能机器人控制的关键技术 关键技术包括： (1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。 (2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。 (3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。 (4)网络化机器人控制器技术：目前机器人的应用工程由单台机器人工作站

向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。 PID控制原理和特点 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。 积分（I）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入积分项。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 微分（D）控制

湖面清扫智能机器人的控制系统设计说明书

湖面清扫智能机器人的控制系统设计 1、引言 机器人是上个世纪中叶迅速发展起来的高新技术密集的机电一体化产品，它作为人类的新型生产工具，在减轻劳动强度、提高生产率、改变生产模式，把人从危险、恶劣的环境下解放出来等方面，显示出极大的优越性。在发达国家，工业机器人已经得到广泛应用。随着科学技术的发展，机器人的应用范围也日益扩大，遍及工业、国防、宇宙空间、海洋开发、紧急救援、危险及恶劣环境作业、医疗康复等领域。进入21世纪，人们已经越来越切身地感受到机器人深入生产、深入生活、深入社会的坚实步伐。机器人按其智能程度可分为一般机器人和智能机器人。一般机器人是指不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能的机器人；智能机器人是具有感知、思维和动作的机器人。所谓感知即指发现、认识和描述外部环境和自身状态的能力，如装配机器人需要在非结构化的环境中认识障碍物并实现避障移动，这依赖于智能机器人的感觉系统，即各种各样的传感器；所谓思维是指机器人自身具有解决问题的能力，比如，装配机器人可以根据设计要求为一部复杂机器找到零件的装配办法及顺序，指挥执行机构，即指挥动作部分完成这部机器的装配；动作是指机器人具有可以完成作业的机构和驱动装置。由此可见，智能机器人是一个复杂的软件、硬件综合体。 机器人的核心是控制系统。机器人的先进性和功能的强弱通常都直接与其控制系统的性能有关。机器人控制是一项跨多学科的综合性技术，涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多种学科的内容。 近年来，随着工业和其它服务行业的蓬勃发展，人们在重视其经济效益的同时却往往忽略了他们对环境的污染，人类赖以生存的水资源也不例外。水面污染对人类的水源构成很大的威胁，湖泊尤其是旅游胜地和市内人工湖泊，更是无法逃避漂浮物污染的厄运，举目可见各种日常消费品的包装物在湖面上漂浮。污染的加剧根治水污染。但是，水面污染的治理是一项艰难的长期任务，是全人类必须面对的共同问题。用人工清理水面漂浮物只是权益之计，有些危险水域人无法工作。很多发达国家致力于水面污染治理设备的研究，如石油清理设备，但只是用于大量泄露石油的清理。目前，我国研制的清理水面漂浮物的设备还未见报道，国外研制的也不多，并且价格昂贵，实现的功能也不尽人意。因此，开发一种性

机器人基本构成

机器人基本构成 机器人系统通常分为三大部分：机械部分、传感部分和控制部分；六个子系统：驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机器人环境交互系统、控制系统等组成（如图1所示）。 图1 机器人系统的基本构成 1.机械系统 机械系统又称操作机或执行机构系统，由一系列连杆、关节或其他形式的运动部件组成，通常包括机座、立柱、腰关节、臂关节、腕关节和手爪等，构成多自由度机械系统。 工业机器人机械系统由机身、手臂和末端执行器组成，机身可具有行走机构，手臂一般有上臂、下臂和手腕组成，末端执行器直接装在手腕上，可以是两手指或多手指手爪，可以是喷漆枪、焊枪等作业工具。 2.驱动系统 驱动系统主要指驱动机械系统的机械装置，根据驱动源不同可分为电动、液压、气动三种或三者结合一起的综合系统；驱动系统可以直接与机械系统相连，或通过皮带、链条、齿轮等机械传动机构间接相连。 3.感知系统 感知系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，获取内部和外部环境状态信息，确定机械部件各部分的运行轨迹、状态、位置和速度等信息，使机械部件各部分按预定程序和

工作需要进行动作。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。人类感知系统对外部信息获取比较灵巧，但一些特殊信息传感器感知更有效。 4.控制系统 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构完成规定的运动和功能。若不具备信息反馈特种，则为开环控制系统；具备信息反馈特征则为闭环控制系统。根据控制原理可分为程序控制系统，适应性控制系统，人工智能控制系统；根据控制运动形式分为点位控制和轨迹控制。 5.交互系统 机器人-环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。机器人可以与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等；也可以是多台机器人、多台机床、设备、零件存储装置等集成为一个可执行复杂任务的功能单元。 人机交互系统是操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置，如计算机终端、指令控制台、信息显示板及危险信号报警器等。主要有两类：指令给定装置和信息显示装置。

智能机器人论文

智能机器人的发展与应用前景 摘要 本文介绍了智能机器人的发展概况、机器人的感官系统、机器人运动系统及人工智能技术在机器人中的应用,智能机器人是一个在感知-思维-效应方面全面模拟人的机器系统,外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场,可以全面地考察人工智能各个领域的技术,研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。 关键词: 智能机器人感官仿生人工智能 1.引言 人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程序,完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60年代后半叶开始投入实际使用的,目前在工业界已得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来的,能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始于70年代初期,到1982年,美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感知机器人的诞生,在80年代得到了广泛应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境下作业,称之为智能机器人。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而感知本身,就是人类和动物所具有的低级智能。因此机器的智能分为两个层次:①具有感觉、识别、理解和判断功能; ②具有总结经验和学习的功能。所以,人们通常所说的第二代机器人可以看作是第一代智能机器人。 2.智能机器人的感官系统 2.1触觉传感器 英国近几年在阵列触觉传感方面开展了相当广泛的研究。例如:Sussex大学和Shack-leton系统驱动公司研制的基于运动的介电电容传感的阵列;由威尔士大学和软件科学公司研制的采用压强技术的装在机器人夹持器上的传感器。 2.2视觉传感 在机器人视觉方面,目前市场上销售的有以下6类传感器:①隔开物体的二维视觉:双态成像;②隔开物体的二维视觉:灰度标成像;③触觉或叠加物体的二维视觉;④二维观察;⑤二维线跟踪;⑥使用透视、立体、结构图示或范围找寻技术从隔开物体中提取三维信息。在这类系统方面,它们只能做一些很简单的操作。例如:为了使机器人具有某种程度的人眼功能,已进行大量的研究工作并向如下两类系统发展:①从一维物体中提取三维信息;②活动机器人导航、探路和躲避障碍物的现场三维分析。伦敦大学目前正在研究一种双目视觉机器人的实时图像处理机。还有正在研究机器人视觉系统的教育机构有:考文垂工业大学、爱丁堡大

机器人的组成系统

一．工业机器人组成系统 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括腰部、肩部、肘部和手腕部，其中手腕部有3个运动自由度。驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。 工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。 几个问题： （1）巨轮机器人JLRB20KG机器人是点位型还是连续轨迹型？ （2）能不能编写一个简单程序，使机器人能够的末端能够走一个圆？ （3）能不能控制机器人中每一个电机的输出功率或扭矩？ （4）机器人每一个关节从驱动电机到执行机构的传递效率有没有？ 二．工业机器人的主体 机器人本体由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端执行器和驱动装置组成。共有六个自由度，依次为腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰、手腕侧摆。机器人采用电机驱动，电机分为步进电机或直流伺服电机。直流伺服电机能构成闭环控制、精度高、额定转速高、但价格较高，而步进电机驱动具有成本低、控制系统简单。 各部件组成和功能描述如下： （1）基座：基座是机器人的基础部分，起支撑作用。整个执行机构和驱动装置都安装在基座。 （2）腰部：腰部是机器人手臂的支撑部分，腰部回转部件包括腰部支架、回转轴、支架、谐波减速器、制动器和步进电机等。 （3）大臂：大臂和传动部件 （4）小臂：小臂、减速齿轮箱、传动部件、传动轴等，在小臂前端固定驱动手腕三个运

工业机器人的基本组成结构

工业机器人的基本组成结构 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或者多自由度机器人，它的出现是为了解放人工劳动力、提高企业生产效率。工业机器人的基本组成结构则是实现机器人功能的基础，下面一起来看一下工业机器人的结构组成。工业机器人，现代工业机器人大部分都是由三大部分和六大系统组成。 1.机械部分 机械部分是机器人的血肉组成部分，也就是我们常说的机器人本体部分。这部分主要可以分为两个系统： （1）驱动系统 要使机器人运行起来，需要各个关节安装传感装置和传动专治，这就是驱动系统。它的作用是提供机器人各部分、各关节动作的原动力。驱动系统传动部分可以是液压传动系统、电动传动系统、气动传动系统，或者是几种系统结合起来的综合传动系统。 （2）机械结构系统 工业机器人机械结构主要由四大部分构成：机身、臂部、腕部和手部，每一个部分具有若干的自由度，构成一个多自由的机械系统。末端操作器是直接安装在手腕上的一个重要部件，它可以是多手指的手爪，也可以是喷漆枪或者焊具等作业工具。 2.感受部分 感受部分就好比人类的五官，为机器人工作提供感觉，帮助机器人工作过程更加精确。这部分主要可以分为两个系统： （1）感受系统 感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，用于获取内部和外部环境状态中有意义的信息。智能传感器可以提高机器人的机动性、适应性和智能化的水准。对于一些特殊的信息，传感器的灵敏度甚至可以超越人类的感觉系统。 （2）机器人-环境交互系统 机器人-环境交互系统是实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。也可以是多台机器人、多台机床设备或者多个零件存储装置集成为一个能执行复杂任务的功能单元。 3.控制部分 控制部分相当于机器人的大脑部分，可以直接或者通过人工对机器人的动作进行控制，控制部分也可以分为两个系统： （1）人机交互系统 人机交互系统是使操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置，例如，计算机的标准终端、指令控制台、信息显示板、危险信号警报器、示教盒等。简单来说该系统可以分为两大部分：指令给定系统和信息显示装置。 （2）控制系统 控制系统主要是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配的执行机构去完成规定的运动和功能。根据控制原理，控制系统可以分为程序控制

智能机器人智能的实现

SHANGHAI UNIVERSITY 课程论文 COURSE PAPER 课程名称：智能制造技术基础与发展 课程号: 0900Y047 授课教师： 学号: -------- 姓名：西木小卒 所属：社区学院

智能机器人的智能的实现 西木小卒 （-------- 社区学院） 摘要智能机器人是一种可以代替人的高端自动化装备。本文侧重于讨论智能 机器人控制部分，梳理了各种智能控制理论；并围绕着智能是什么，智能控制怎么实现的这两方面展开了陈述。 关键词智能机器人/智能控制 Abstract The intelligent robot is a kind of advanced automatic equipment that can take place of human. This article concentrates on the control of the intelligent robots; summarizes different theories of intelligent control and put a statement about what the intelligence is and how to achieve it. Keywords Intelligence Robot/Intelligent Control 引言 20世纪40年代计算机的发明和50年代人工智能的出现开辟了利用智能机器代替人类从事脑力劳动的新纪元，从此我们不单单满足于身体从劳动中的解放，我们开始致力于脑力劳动的“机械化”。同时以智能控制为出发点探索智能机器人智能的研究就显得很有意义。 一、智能控制的实现 首先要说明一下，智能控制是人工智能，控制理论，计算机科学等学科发展和融合的结果，智能机器人是它的一个很好的使用领域，笔者正是在这样的背景之下讨论智能实现的。 考虑到智能机器人的关键技术是信息集成与协调，以及智能机器人面临的动态，不确定，非结构化的工作环境，这就要求智能机器人对环境有较好的感知能力与自制能力，与之相应的是其控制系统能够处理复杂任务，即实现控制的智能化。下面是笔者在参考相关文献后，按照控制系统的作用原理给出的分类供读者参考。 （1）递阶控制系统 递阶智能控制系统是在研究早期学习控制系统的基础上，从工程控制论的角度总结人工智能与自适应，自学习，自组织的控制关系后形成的。其中萨里迪斯提出的控制方法最具影响力，其控制智能是根据分级管理系统中十分重要的“精度随智能提高而降低”的原理而分级分配的。 （2）专家控制系统 蔡自兴教授根据Feigenbaum教授对专家系统的定义做出如下定义：专家系统是一个智能计算机的程序系统，内部包括某领域大量专家的知识和经验，能够利用人类专家知识和解决问题的经验方法来处理该领域的高水平难题。也就

工业机器人的基本组成结构

工业机器人的基本组成 结构 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】

工业机器人的基本组成结构 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或者多自由度机器人，它的出现是为了解放人工劳动力、提高企业生产效率。工业机器人的基本组成结构则是实现机器人功能的基础，下面一起来看一下工业机器人的结构组成。工业机器人，现代工业机器人大部分都是由三大部分和六大系统组成。 1.机械部分 机械部分是机器人的血肉组成部分，也就是我们常说的机器人本体部分。这部分主要可以分为两个系统： （1）驱动系统 要使机器人运行起来，需要各个关节安装传感装置和传动专治，这就是驱动系统。它的作用是提供机器人各部分、各关节动作的原动力。驱动系统传动部分可以是液压传动系统、电动传动系统、气动传动系统，或者是几种系统结合起来的综合传动系统。 （2）机械结构系统 工业机器人机械结构主要由四大部分构成：机身、臂部、腕部和手部，每一个部分具有若干的自由度，构成一个多自由的机械系统。末端操作器是直接安装在手腕上的一个重要部件，它可以是多手指的手爪，也可以是喷漆枪或者焊具等作业工具。 2.感受部分 感受部分就好比人类的五官，为机器人工作提供感觉，帮助机器人工作过程更加精确。这部分主要可以分为两个系统： （1）感受系统 感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，用于获取内部和外部环境状态中有意义的信息。智能传感器可以提高机器人的机动性、适应性和智能化的水准。对于一些特殊的信息，传感器的灵敏度甚至可以超越人类的感觉系统。 （2）机器人-环境交互系统 机器人-环境交互系统是实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。也可以是多台机器人、多台机床设备或者多个零件存储装置集成为一个能执行复杂任务的功能单元。 3.控制部分 控制部分相当于机器人的大脑部分，可以直接或者通过人工对机器人的动作进行控制，控制部分也可以分为两个系统： （1）人机交互系统 人机交互系统是使操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置，例如，计算机的标准终端、指令控制台、信息显示板、危险信号警报器、示教盒等。简单来说该系统可以分为两大部分：指令给定系统和信息显示装置。 （2）控制系统 控制系统主要是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配的执行机构去完成规定的运动和功能。根据控制原理，控制系统可以分为程序控制

基于ROS的智能机器人系统平台研究

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/fd5107119.html, 基于ROS的智能机器人系统平台研究 作者：李昆 来源：《传播力研究》2019年第17期 摘要：基于ROS开源机器人操作平台开发的系统方案具有性能高、成本低的特点。其分层较为清晰，各层次之间的功能较为明确，维护简单，操作方便，适用于二次开发，各功能模块的专业性更加突出，实现的功能种类更加丰富。本文主要通过ROS概述、智能机器人概述、智能机器人定位与导航三个方面，对基于ROS的智能机器人系统平台研究进行分析阐述。 关键词：ROS;智能机器人;系统平台;研究 随着科学技术的不断发展以及应用成果的不断丰硕，基于ROS的智能机器人技术也取得了突飞猛进的发展，服务于广大机器人行业、企业、院校及研究机构，广泛应用于企业前期开发验证、院校教学研究等，成本趋于降低，性能趋于高效，维护趋于简单，驱动趋于多样。 一、ROS概述 世界范围内对于智能机器人的研究起步于20世纪60、70年代，我国则在20世纪90年代时，由清华大学取得了智能机器人研究的突破，在路径规划、数据传输和传感器使用等方面进步明显。随着科学技术的蓬勃发展和机器人行业的不断进步，智能机器人的功能逐渐增加，模块逐渐多样，系统逐渐复杂，之前机器人代码的不可复用性问题成为了阻碍智能机器人研究水平提升的阻碍，基于此，ROS被提出并广泛应用。 ROS的出现，很好地解决了机器人代码的不可复用性问题，使得不同智能机器人之间可 以实现功能的有效分享与复制。ROS的开源免费和支持多种编程语言的特点，为开发者带来 了极大地便利，极大地推动了智能机器人的发展水平，现阶段，智能机器人在醫疗、餐饮、客服、安防等领域被广泛应用，这都要得益于ROS的出现与应用。 二、智能机器人概述 本文以ARTrobot-ROS智能机器人平台为例，这是一款驱动模块高度集成、种类丰富，软件设计框架简单清晰的产品，可以实现地图构建、自主导航、语音交互、深度视觉、机器学习等功能，提供教学与实验教材，包括linux、python及ROS、机器人算法等理论教学，提供ARTrobot大仿人机器人、虚拟仿真机器人实验环境，提供实验例程，可验证大仿人机器人运动算法，是学习智能机器人及无人驾驶技术的优质平台。