工业机器人讲解.ppt

二、类皮肤传感器 第五节 机器人接近觉传感器 一、电磁式接近觉传感器 二、光学接近觉传感器 1、组成：光源（发射器）； 接收器 2、工作原理：光源可在内部，也可在外部，接收器能够感知光线的有无。接收器通常是光电晶体管，发射器通常是发光二极管，两者结合成为一个光传感器。 三、超声波接近觉传感器 第六节 机器人力觉传感器 1、力—力矩传感器 2、应变片 3、多维力传感器 第七节 机器人视觉、听觉、嗅觉传感器 一、视觉传感器 二、听觉传感器 1、人的听觉 人的听觉的外周感受器官是耳，耳的适宜刺激是一定频率范围内的声波振动，耳内器官和其中所含的毛细胞是真正的声音感受装置。听神经纤维就分布在毛细胞下方的基底膜中，对声音信息进行编码，传送到大脑皮层的听觉中枢，产生听觉。 2、机器人的听觉 从应用的目的来看，可分为两大类； 1）发声人识别系统 2）语义识别系统。机器人听觉系统中的听觉传感器的基本形态与传声器相同，多为利用压电效应、磁电效应等。 三、嗅觉传感器 1、人的嗅觉 人的嗅觉感受器是位于上鼻道及鼻中隔后上部的嗅上皮，两侧总面积约为5平方厘米。嗅上皮含有3种细胞，即主细胞、支持细胞和基底细胞。不同性质的气味刺激有其相对专用的感受位点和传输线路。非基本气味则由它们在不同线路上引起的不同数量冲动的组合，在中枢引起特有的主观嗅觉感受。 2、机器人的嗅觉 嗅觉传感器主要是采用气体传感器、射线传感器等。机器人的嗅觉传感器主要用于： 1）检测空气中的化学成分及浓度； 2）检测放射线、可燃气体及有毒气体； 3）了解环境污染、预防火灾和毒气泄露报警。 第七章 机器人控制系统 一、机器人的硬件结构 大部分工业机器人都采用二级计算机控制。这种控制方案可使系统结构简单，提高运算速度，保证控制系统的实时性。第一级负责系统监控、作业管理和实时插补任务。第一级的运算结果作为伺服位置信号，控制第二级。第二级为各关节的伺服系统，有两种可能的方案。 1、采用一台微型计算机控制高速脉冲发生器 2、使用几个单片机分别控制几个关节运动 四、机器人的逆速度雅可比 假如已知机器人关节 是时间的函数， ， ， 则可求出该机器人手部在某一时刻的速度，即手部瞬时速度。 反之，假如给定机器人手部速度，则可解出相应的关节速度： ， 称为机器人逆速度雅可比。 例：如图所示的二自由度平面机械手，手部沿固定坐标系 轴正向以1.0m/s速度移动，杆长为 ，设在某瞬时 ， 求相应瞬时的关节速度。 第二节 机器人力雅可比与静力计算 机器人作业时与外界环境的接触会在机器人与环境之间引起相互的作用力和力矩。机器人各关节的驱动装置提供关节力矩（或力），通过连杆传递到末端操作器，克服外界作用力和力矩。各关节的驱动力矩（或力）与末端操作器施加的力之间的关系是机器人操作臂力控制的基础。我们假设各关节“锁定”，机器人成为一个机构。这种“锁定”的关节力矩与手部所支持的载荷或受到外界环境作用的力取得静力平衡。求解这种“锁定”的关节力矩或求解在已知驱动力矩作用下手部的输出力就是对机器人操作臂的静力计算。 一、操作臂中的静力 如图所示，杆件通过关节i和i+1分别与杆件i-1和i+1相连接，两个坐标系{i-1}和{i}分别如图。 假如已知外界环境对机器人最末杆的作用力和力矩，那么可以由最后一个连杆向零连杆（机座）依次递推，从而计算出每个连杆上的受力情况。 为便于表示机器人手部端点的力和力矩（简称为端点力F），可将 和 合并写成一个六维矢量： 各关节驱动器的驱动力或力矩可写成一个 维矢量的形式，即 二、机器人的力雅可比 假定关节无摩擦，并忽略各杆件的重力，则广义关节力矩 与机器人手部端点力 的关系可表示为： 三、机器人静力计算的两类问题 1）已知外界环境对机器人手部作用力 （即手部端点力 ），求相应的满足静力平衡条件的关节驱动力矩 。 2）已知关节驱动力矩 ，求机器人手部对外界环境的作用力