[工学]工业机器人020112012学年-1.pptVIP

1 课程背景 科幻作品中的机器人 《终结者》 《机械公敌》 1 课程背景 1950年，Isaac Asimov在科幻小说《I Robot》中，不仅描写了机器人机械方面的具体内容，而且描述了它在智能方面的内容，如机器人如何进行选择、决策等。并提出了有名的“机器人三原则”： 机器人不可伤害人或眼看人将遇害而袖手旁观。 机器人必须服从人的命令，但若命令的内容违反1时，则不受此约束。 只要不违反上述两条，机器人必须自己保卫自己。 机器人研究涉及的理论基础 涉及的学科领域 机器人是一个多学科和技术交叉和结合的综合高技术领域。从某种意义上讲,一个国家机器人技术水平的高低反映了这个国家综合技术实力的高低。 智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器，是机构学、测试技术、制造技术、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果。 涉及的理论基础 基础理论 （1）机器人分析和设计理论，包括运动学和动力学分析、运动规划、机器人优化设计等。 （2）机器人仿生学，仿生运动和动力学、仿生机构学、仿生感知和控制理论、仿生器件设计和制造等 （3）机器人系统理论，多机器人系统理论、机器人-人融合、以及机器人与其它机器系统的协调和交互。 （4）微机器人学，微机器人的分析、设计、制造和控制等理论方法。 机器人的未来技术发展方向 提高机器人的智能化、机动性、可靠和安全性、以及与人类环境的完美的融入性。追求的主要目标是“融入人类的生活，和人类一起协同工作。从事一些人类无法从事的工作，以更大的灵活性给人类社会带来更多的价值” 智能机器人的发展 微型机器人发展 新型机器人关键器件技术的发展 机器人专项技术的发展 2 本课程内容 学习以下基本问题： （28学时） （1）了解机器人的基本概念，工业机器人的分类、组成、技术参数等。（3学时） （2）工业机器人机械系统设计（4学时） 总体设计：系统分析、确定基本参数、运动形式、控制方案等； 驱动设计：驱动方式、直线驱动机构、旋转驱动机构； 机身和臂部设计：结构设计、驱动力与力矩计算； 腕部设计：考虑自由度，灵活方便； 手部设计：考虑功能； 行走机构设计：车轮、履带、步行、其它。 2 本课程内容 解决以下基本问题： （3）要实现对工业机器人在空间运动轨迹的控制，就必须知道机器人手部在空间瞬间的位置和姿态，如何计算机器人手部在空间的位姿是实现对机器人控制首先需要解决的问题。这是机器人运动学的内容。（7学时） 正向运动学：给出各关节变量值，如何得到手部在空间的位姿，主要用于设计验证仿真； 反向运动学：在机器人实际控制中，问问往往相反，即需在已知手部到达目标位姿求出所需的关节变量值，以驱动各关节的电机旋转，使手部的位姿得到满足，这是实时控制的需要。 2 本课程内容 解决以下基本问题： （4）实际上运动学方程是在稳态下建立的，仅限于静态问题的讨论，未涉及机器人运动的力、速度、加速度等动态过程。（6学时） 机器人动力学主要研究机器人运动和受力之间的关系: 动力学正问题：根据各关节的驱动力（或力矩），求解机器人的运动类（关节位移、速度、加速度）问题，主要用于机器人的仿真； 动力学逆问题：已知机器人的运动类关节位移、速度、加速度）问题，求解所需要的关节力（或力矩），这是机器人实时控制的需要。 2 本课程内容 解决以下基本问题： （5）工业机器控制方法（2学时） 位置控制：使机器人各关节实现预先所规划的运动，保证机器人手部沿预定的轨迹运行； 力控制：控制手部与作业对象之间的接触力； （6）工业机器人感觉系统（4学时） 位置传感器（电位器式位移传感器） 速度传感器（测速发电机） 接近觉传感器（光点、超声传感器） 接触觉传感器（力传感器） 2 本课程内容 解决以下基本问题： （7）工业机器轨迹规划（1学时） 关节空间法：多项式插值（三次、五次）、抛物线过渡的线性插值； 直角坐标空间法： 轨迹的实时生成： （8）工业机器人应用实例及课程整理（1学时） 2 本课程内容 课程学习参考资料： 1. 吴振彪. 工业机器人，华中理工大学出版社。 2. 蔡自兴. 机器人学，清华大学出版社。 3. 熊有伦. 机器人技术基础，华中科技大学出版社。 3 课程考试 平时成绩30％ （1）随机点名（40％） （2）课后作业（40％） （3）课堂表现 （20％） 考试成绩70％ * … 吴斌方 1553867265@ 139.com 湖北工业大学机械学院