机器人操作读书报告.docVIP

《机器人操作》读书报告 一、什么是机器人操作 机器人操作是智能制造的一部分。制造科学的产生与机器人操作有密切联系。实际上，有关机器人的空间描述，机器人运动学，机器人运动规划与控制、视觉与感知、传感与智能、几何推理、机器装配利多指抓取等，都成为制造科学的重要内容。另一方面、制造科学的发展也推动了机器人科学(特别是机器人操作)的进一步发展。 机器人要能自律地完成人类交给的任务、必须具有4种机能：运动机能——相当于人的手和脚、臂和腿的动作和操作功能，对外界对象进行操作，在环境中行走或运动：感知功能——获取外部环境信息，以便进行自律决策和监视；思维功能——求解问题所需的认识、推理及判断功能；人-机通信功能——理解指示命令，输出内部状态，与人交换信息。机器人操作着重研究机器入的运动机能，特别是细微运动机能。机器人操作主要包含约束运动规划、装配规划、形封闭与力封闭、主动顺应与被动顺应等等。 二、机器人操作的数理基础 刚体在运动时，其上任意两点间的距离保持不变，任意两矢量间的夹角保持不变、而且矢量的叉积保持不变，这种固有性质称为“形体不变”性、该性质司用作刚性物体的数学抽象。 C-空间：是描述机器人、加工刀具和测量头等刚体位姿(位置和姿态)的一种抽象数学结构。通常用刚体上固接的坐标系相对于某一参考系的位姿代表刚体的形位，刚休所有形位的总体称为它的形位空间(简称c-空间)。在c-空间中，机器人、刀具或测头等刚体被映射为一个点，环境障碍物被映射为c-障碍物，因而机器人、刀具、测头等刚体的运动规划问题可转化为其在c-空间中点的运动规划问题。 在C-空间中，刚体被映射为一个点，刚体运动可认为是该点在C-空间中带有时间参数t的路径。对于刚体运动，两个世纪以前人们就建立了螺旋理论的要点，Chasles证明，任何物体从一个位姿到另一个位姿的运动都可以用绕某直线转动和沿此直线移动的复合实现，通常把绕某直线转动与沿此直线移动的复合称为螺旋运动。刚体在C-空间中的任意两点之间可以用一个螺旋运动的路径衔接。螺旋运动的无穷小量称为运动旋量。而作用在刚体上的任何力系都可以合成为一个沿某直线的集中力和绕该直线的力矩，这一广义力称为力旋量。力旋量和运动旋量都可用螺旋坐标表示(相似性)，同时还存在对偶关系，因此有关运动旋量附女论对于力旋量也是适用的。线矢量既可用来描述一种特殊的运动旋量，也可用于描述一种特殊的力旋量，线矢量在曲面重构、机器人运动学、机构的奇异性等方面的研究中显示出很大的优越性。 三、并联结构协调操作人类在完成许多任务时，习惯双手协调操作，或多指抓住同一物体，共同使用某一机构(如剪刀)，这时两个操作臂或多指与被操作的物体共同构成闭式运动链，组成并联机构。多指手的每一手指是由多个关节和连杆组成的开式链，相当于机器人的一个操作臂。因此，多指抓取和多指操作相当于一个多臂协调操作系统。多指手手指的数目一般多于2个，手指和物体组成一个多环路并联机构，而双臂协调操作是单环的系统。在某种意义上讲，多指操作比双臂协调操作更复杂，更困难。步行机器人(如4足机、6足机)有多条腿同时着地，与地面一起也构成并联机构。总之，不论是双臂协调，多指操作还是多足步行，双臂(多指或多足)与被操作对象(物体或地面)一道构成闭式运动链。从拓扑结构看，协调操作系统是一种广义并联机构，它在运动学、动力学和控制等方面具有以下特点： (1)双臂(多指和多足)的任一臂运动必然引起其他臂相应运动。(2)双臂(多指和多足)的动力学关系比单臂更为复杂。 (3)双臂(多指和多足)的控制结构比单臂的控制结构复杂。 (4)接触约束(包括点接触约束、面接触约束和滚动接触约束)的单向性是机器人操作(抓取、夹持和装配)过程中存在的共同问题。 四、机器人多指操作 五、机器人装配操作