機(jī)電一體化--機(jī)器人技術(shù)

1、淮南聯(lián)合大學(xué)教師授課教案第7章工業(yè)機(jī)器人技術(shù)早下名稱第7章工業(yè)機(jī)器人技術(shù)第1節(jié) 機(jī)器人的分類及應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)1. 理解工業(yè)機(jī)器人的、同分類方式的內(nèi)容2. 理解不同分類方式下分類定義的機(jī)器人的應(yīng)用特點(diǎn)課程重點(diǎn)難點(diǎn)1. 不同分類方式下分類定義的機(jī)器人的應(yīng)用特點(diǎn)2. 按受控運(yùn)動(dòng)方式分類的位控和連續(xù)軌跡機(jī)器人的應(yīng)用意義教學(xué)方法 及手段1. 課堂理論課講授2. 多媒體教學(xué)課件播放輔助教學(xué)概述、機(jī)器人的由來機(jī)器人是眾所周知的一種高新技術(shù)產(chǎn)品，然而，“機(jī)器人” 一詞最早并不是一個(gè)技 術(shù)名詞，而且至今尚未形成統(tǒng)一的、嚴(yán)格而準(zhǔn)確的定義?！皺C(jī)器人”最早出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)20年代初期捷克的一個(gè)科幻內(nèi)容的話劇中，劇中虛構(gòu)了

2、一種稱為Robota （捷克文，意為苦力、勞役）的人形機(jī)器，可以聽從主人的命令任勞任怨地從事各種勞動(dòng)。實(shí)際 上，真正能夠代替人類進(jìn)行生產(chǎn)勞動(dòng)的機(jī)器人，是在20世紀(jì)60年代才問世的。伴隨著機(jī)械工程、電氣工程、控制技術(shù)以及信息技術(shù)等相關(guān)科技的不斷發(fā)展，到 20世紀(jì) 80年代，機(jī)器人開始在汽車制造業(yè)、電機(jī)制造業(yè)等工業(yè)生產(chǎn)中大量采用?，F(xiàn)在，機(jī)器 人不僅在工業(yè)，而且在農(nóng)業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療、旅游、空間、海洋以及國防等諸多領(lǐng)域獲 得越來越廣¥之的應(yīng)用。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)形成了綜合性的學(xué)科一一機(jī)器人學(xué) （Robotics ）。 機(jī)器人學(xué)有著及其廣泛的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，主要包括機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)系

3、統(tǒng)、機(jī)械手設(shè)計(jì)，軌跡設(shè)計(jì)和規(guī)劃，運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，機(jī)器視覺、機(jī)器人傳感 器，機(jī)器人控制系統(tǒng)以及機(jī)器智能等。盡管機(jī)器人已經(jīng)得到越來越廣泛應(yīng)用，機(jī)器人 技術(shù)的發(fā)展也日趨深入、完善，然而“機(jī)器人”尚沒有一個(gè)統(tǒng)一的、嚴(yán)格而準(zhǔn)確的定 義。一方面，在技術(shù)發(fā)展過程中，不同的國家、不同的學(xué)者給出的定義不盡相同，雖 然基本原則一致，但歐美國家的定義限定多一些，日本等給出的定義則較寬松。另一 方面，隨著時(shí)代的進(jìn)步、技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的內(nèi)涵仍在不斷發(fā)展變化。國際標(biāo)準(zhǔn)化 組織（ISO）定義的機(jī)器人特征如下：仿生特征：動(dòng)作機(jī)構(gòu)具有類似丁人或其他生物體某些器官（肢體、感官等）的功 能；柔性特征：機(jī)器人作業(yè)具有廣泛的適應(yīng)

4、性，適丁多種工作，作業(yè)程序靈活易變；智能特征：機(jī)器人具有一定程度的人類智能，如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等；自動(dòng)特征：完整的機(jī)器人系統(tǒng)，能夠獨(dú)立、自動(dòng)完成作業(yè)任務(wù)，不依賴丁人的干 預(yù)。、機(jī)器人的組成機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，一股由機(jī)械本體、控制系統(tǒng)、傳感器、和驅(qū)動(dòng) 器等四部分組成。機(jī)械本體是機(jī)器人實(shí)施作業(yè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為對(duì)本體進(jìn)行精確控制， 傳感器應(yīng)提供機(jī)器人本體或其所處環(huán)境的信息， 控制系統(tǒng)依據(jù)控制程序產(chǎn)生指令信號(hào)， 通過控制各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的驅(qū)動(dòng)器，使各臂桿端點(diǎn)按照要求的軌跡、速度和加速度， 以一定的姿態(tài)達(dá)到空間指定的位置。驅(qū)動(dòng)器將控制系統(tǒng)輸出的信號(hào)變換成大功率的信 號(hào)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作

5、。1. 機(jī)械本體機(jī)械本體，是機(jī)器人賴以完成作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般是一臺(tái)機(jī)械手，也稱操 作器、或操作手，可以在確定的環(huán)境中執(zhí)行控制系統(tǒng)指定的操作。典型工業(yè)機(jī)器人的 機(jī)械本體一般由手部（末端執(zhí)行器）、腕部、臂部、腰部和基座構(gòu)成。機(jī)械手多采用關(guān) 節(jié)式機(jī)械結(jié)構(gòu)，一般具有6個(gè)自由度，其中3個(gè)用來確定末端執(zhí)行器的位置，另外 3 個(gè)則用來確定末端執(zhí)行裝置的方向（姿勢(shì)）。機(jī)械臂上的末端執(zhí)行裝置可以根據(jù)操作需 要換成焊槍、吸盤、扳手等作業(yè)工具。2. 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是機(jī)器人的指揮中樞，相當(dāng)丁人的大腦功能，負(fù)責(zé)對(duì)作業(yè)指令信息、內(nèi) 外環(huán)境信息進(jìn)行處理，并依據(jù)預(yù)定的本體模型、環(huán)境模型和控制程序做出決策，產(chǎn)生 相應(yīng)的

6、控制信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各個(gè)關(guān)節(jié)按所需的順序、沿確定的位置 或軌跡運(yùn)動(dòng)，完成特定的作業(yè)。從控制系統(tǒng)的構(gòu)成看，有開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系 統(tǒng)之分；從控制方式看有程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)之分。3. 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器是機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)，相當(dāng)丁人的心血管系統(tǒng)，一般由驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)兩部分組成。因驅(qū)動(dòng)方式的不同，驅(qū)動(dòng)裝置可以分成電動(dòng)、液動(dòng)和氣動(dòng)三種類型。 驅(qū)動(dòng)裝置中的電動(dòng)機(jī)、液壓缸、氣缸可以與操作機(jī)直接相連，也可以通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與 執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常有齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、諧波齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、帶傳 動(dòng)等幾種類型。4. 傳感器傳感器是機(jī)器人的感測(cè)系統(tǒng)，相當(dāng)丁人的感覺器官，

7、是機(jī)器人系統(tǒng)的重要組成部 分，包括內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩大類。內(nèi)部傳感器主要用來檢測(cè)機(jī)器人本身的狀 態(tài)，為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制提供必要的本體狀態(tài)信息，如位置傳感器、速度傳感器等。 外部傳感器則用來感知機(jī)器人所處的工作環(huán)境或工作狀況信息，乂可分成環(huán)境傳感器 和末端執(zhí)行器傳感器兩種類型；前者用丁識(shí)別物體和檢測(cè)物體與機(jī)器人的距離等信息， 后者安裝在末端執(zhí)行器上，檢測(cè)處理精巧作業(yè)的感覺信息。常見的外部傳感器有力覺 傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器、視覺傳感器等。7.1機(jī)器人的分類及應(yīng)用7.1.1按信息輸入形式分類1. 操縱機(jī)器人遠(yuǎn)距離操縱，控制機(jī)械手完成動(dòng)作，主用丁有害環(huán)境的無人操作式工作2. 程序機(jī)器

8、人按預(yù)先設(shè)置的程序完成固定操作的機(jī)器人（沖壓上下料）3. 示教再現(xiàn)機(jī)器人兩個(gè)工作階段：示教存儲(chǔ)階段2淮南聯(lián)合大學(xué)教師授課教案再現(xiàn)工作階段兩種示教方式： 人工移動(dòng)完成工作過程，在重要的節(jié)點(diǎn)處按鈕記憶人工按鈕操作全過程并記憶4. 計(jì)算機(jī)控制工業(yè)機(jī)器人柔性功能強(qiáng)同時(shí)具有操縱，示教等強(qiáng)大功能5. 智能機(jī)器人記憶操作命令，傳感監(jiān)測(cè)，判斷分析，修改工作方式，以最佳的狀態(tài)和效率完成工作7.1.2 按坐標(biāo)分類1. 直角坐標(biāo)型空間三垂直坐標(biāo)，（末端可附加旋轉(zhuǎn)）數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單，空間體積大，操作靈活性差，作為專用和簡(jiǎn)易機(jī)器人使用直角坐標(biāo)機(jī)器人具有空間上相互垂直的兩根或三根直線移動(dòng)軸（見圖7-1）,通過直角坐標(biāo)方向的3

9、個(gè)獨(dú)立自由度確定其手部的空間位置，其動(dòng)作空間為一長方體。 直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位精度高，空間軌跡易丁求解；但其動(dòng)作范圍相對(duì)較小, 設(shè)備的空間因數(shù)較低，實(shí)現(xiàn)相同的動(dòng)作空間要求時(shí)，機(jī)體本身的體積較大。主要用丁 印刷電路基板的元件插入、緊固螺絲等作業(yè)。2. 圓柱坐標(biāo)型類似搖臂鉆運(yùn)動(dòng)形式，末端可獲較快運(yùn)動(dòng)速度，結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型及程序設(shè)計(jì)較直 角坐標(biāo)型復(fù)雜，遠(yuǎn)端的分辨率下降柱面坐標(biāo)機(jī)器人的空間位置機(jī)構(gòu)主要由旋轉(zhuǎn)基座、垂直移動(dòng)和水平移動(dòng)軸構(gòu)成（見 圖7-2）,具有一個(gè)回轉(zhuǎn)和兩個(gè)平移自由度，其動(dòng)作空間呈圓柱形。這種機(jī)器人結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、剛性好，但缺點(diǎn)是在機(jī)器人的動(dòng)作范圍內(nèi)，必須有沿軸線前后方向的移動(dòng)空間，

10、空間利用率較低。主要用丁重物的裝卸、搬運(yùn)等作業(yè)。著名的Versatran機(jī)器人就是一種典型的柱面坐標(biāo)機(jī)器人。淮南聯(lián)合大學(xué)教師授課教案3. 球坐標(biāo)型形式靈活，系統(tǒng)復(fù)雜，末端速度快且分辨率實(shí)變量，其空間位置分別由旋轉(zhuǎn)、擺 動(dòng)和平移3個(gè)自由度確定，動(dòng)作空間形成球面的一部分。其機(jī)械手能夠作前后伸縮移 動(dòng)、在垂直平面上擺動(dòng)以及繞底座在水平面上轉(zhuǎn)動(dòng)。著名的Unimate就是這種類型的機(jī)器人。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間體積小丁直角坐標(biāo)和柱面坐標(biāo)機(jī)器人，但仍大 丁多關(guān)節(jié)型機(jī)器人。圖7-3 球面坐標(biāo)機(jī)器人19圖7- 4垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人球面坐標(biāo)機(jī)器人4）多關(guān)節(jié)型機(jī)器人。由多個(gè)旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)組合而成。這類機(jī)器人結(jié)構(gòu)

11、緊湊，由多個(gè)旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu) 組合而成。這類機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊、工作空間大、動(dòng)作最接近人的動(dòng)作，對(duì)噴漆、裝配、 焊接等多種作業(yè)都有良好的適應(yīng)性，應(yīng)用范圍越來越廣。不少著名的機(jī)器人都采用了 這種型式，其擺動(dòng)方向主要有鉛垂方向和水平方向兩種，因此這類機(jī)器人乂可分為垂 直多關(guān)節(jié)機(jī)器人和水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人。如美國Unimation公司20世紀(jì)70年代末推出的機(jī)器人PUMA （見圖7-4）就是一種垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人，而日本山梨大學(xué)研制的機(jī) 器人SCARA （見圖7- 5）則是一種典型的水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人。垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人模擬了人類的手臂功能，由垂直丁地面的腰部旋轉(zhuǎn)軸（相當(dāng)丁 大臂旋轉(zhuǎn)的肩部旋轉(zhuǎn)軸）帶動(dòng)小臂旋轉(zhuǎn)的肘部

12、旋轉(zhuǎn)軸以及小臂前端的手腕等構(gòu)成。手 腕通常由23個(gè)自由度構(gòu)成。 其動(dòng)作空間近似一個(gè)球體，所以 也稱多關(guān)節(jié)球面機(jī)器人。其優(yōu)點(diǎn) 是可以自由地實(shí)現(xiàn)三維空間的 各種姿勢(shì)，可以生成各種復(fù)雜形 狀的軌跡。相對(duì)機(jī)器人的安裝面 積.其動(dòng)作范圍很寬。缺點(diǎn)是結(jié) 構(gòu)剛度較低，動(dòng)作的絕對(duì)位置精 度磨較低。它廣泛應(yīng)用丁代替人 完成裝配作業(yè)、貨物搬運(yùn)、電弧 焊接、噴涂、點(diǎn)焊接等作業(yè)場(chǎng)合.水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人在結(jié)構(gòu)上具有申聯(lián)配置的二個(gè)能夠在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的手臂，其自由 度可以根據(jù)用途選擇24個(gè)， 動(dòng)作空間為一圓柱體。水平多關(guān) 節(jié)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是在垂直方向 上的剛性好，能方便地實(shí)現(xiàn)二維 平面上的動(dòng)作，在裝配作業(yè)中得到普遍應(yīng)用。4.

13、全關(guān)節(jié)型所有位置和姿態(tài)均由旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，靈活性好, 體積小，工作空間大，末端速度高，數(shù)學(xué)模型復(fù)雜，控制難度大，發(fā)展快應(yīng)用 廣，焊接，噴漆，裝配，上下料等場(chǎng)合廣泛應(yīng)用7.1.3按受控運(yùn)動(dòng)方式分類1. 位控制型(1) 乂稱 PTP 型(2) 控制末端工作部件作精確的點(diǎn)位控制(3) 兩種不同的工作方式 各坐標(biāo)及各個(gè)關(guān)節(jié)依次運(yùn)動(dòng)，到達(dá)終點(diǎn)有先后 各個(gè)坐標(biāo)及各個(gè)關(guān)節(jié)同時(shí)趨近終點(diǎn)，速度最快2. 連續(xù)軌跡控制型(1) 乂稱CP型(2) 中斷工作部件受控按照規(guī)定的空間軌跡并以規(guī)定的運(yùn)動(dòng)速度位移至終點(diǎn)(3) 各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸和運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)需要實(shí)時(shí)獲得角位移和角速度信號(hào)(4) 適用丁連續(xù)軌跡弧焊機(jī)，噴漆，航天維

14、修等應(yīng)用淤按照機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展水平分按照機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展水平可以將機(jī)器人分為三代。第一代機(jī)器人是“示教再現(xiàn)”型。這類機(jī)器人能夠按照人類預(yù)先示教的軌跡、行為、順序和速 度重復(fù)作業(yè)。示教可以由操作員“手把手”地進(jìn)行，比如，操作人員抓住機(jī)器人上的 噴槍，沿噴漆路線示范一遍，機(jī)器人記住了這一連申運(yùn)動(dòng)，工作時(shí)，自動(dòng)重復(fù)這些運(yùn) 動(dòng)，從而完成給定位置的噴漆工作。這種方式即是所謂的“直接示教”。但是，比較普遍的方式是通過控制面板示教。操作人員利用控制面板上的開關(guān)或鍵盤來控制機(jī)器人 一步一步地運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人自動(dòng)記錄下每一步，然后重復(fù)。目前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的機(jī)器 人大多屆丁第一代。第二代機(jī)器人具有環(huán)境感知裝置，能在一

15、定程度上適應(yīng)環(huán)境的變化。以焊接機(jī)器人為例，機(jī)器 人焊接的過程一般是通過示教方式給出機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)曲線，機(jī)器人攜帶焊槍走這個(gè)曲 線，進(jìn)行焊接。這就要求工件的一致性很好，也就是說工件被焊接的位置必須十分準(zhǔn) 確。否則，機(jī)器人走的曲線和工件上的實(shí)際焊縫位置會(huì)有偏差。為了解決這個(gè)問題， 第二代機(jī)器人采用了焊縫跟蹤技術(shù)，通過傳感器感知焊縫的位置，再通過反饋控制， 機(jī)器人就能夠自動(dòng)跟蹤焊縫，從而對(duì)示教的位置進(jìn)行修正，即使實(shí)際焊縫相對(duì)丁原始 設(shè)定的位置有變化，機(jī)器人仍然可以很好地完成焊接工作。類似的技術(shù)正越來越多地 應(yīng)用在機(jī)器人上。第三代機(jī)器人稱為“智能機(jī)器人”，具有發(fā)現(xiàn)問題，并且能自主地解決問題的能力。作為發(fā)

16、展目 標(biāo)，這類機(jī)器人具有多種傳感器，不僅可以感知自身的狀態(tài)，比如所處的位置、自身 的故障情況等等；而且能夠感知外部環(huán)境的狀態(tài)，比如自動(dòng)發(fā)現(xiàn)路況、測(cè)出協(xié)作機(jī)器 的相對(duì)位置、相互作用的力等等。更為重要的是，能夠根據(jù)獲得的信息，進(jìn)行邏輯推 理、判斷決策，在變化的內(nèi)部狀態(tài)與變化的外部環(huán)境中，自主決定自身的行為。這類 機(jī)器人具有高度的適應(yīng)性和自治能力。盡管經(jīng)過多年來的不懈研究，人們研制了很多 各具特點(diǎn)的試驗(yàn)裝置，提出大量新思想、新方法，但現(xiàn)有機(jī)器人的自適應(yīng)技術(shù)還是十 分有限的。淤按照機(jī)器人的用途分機(jī)器人首先在制造業(yè)大規(guī)模應(yīng)用，所以，機(jī)器人曾被簡(jiǎn)單地分為兩類，即用丁汽 車等制造業(yè)的機(jī)器人稱為工業(yè)機(jī)器人，其

17、他的機(jī)器人稱為特種機(jī)器人。隨著機(jī)器人應(yīng) 用的日益廣泛，這種分類顯得過丁粗糙。現(xiàn)在除工業(yè)領(lǐng)域之外，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)廣泛 地應(yīng)用丁農(nóng)業(yè)、建筑、醫(yī)療、服務(wù)、娛樂，以及空間和水下探索等多種領(lǐng)域。(1) 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器依據(jù)具體應(yīng)用的不同，通常乂可以分成焊接機(jī)器人、裝配機(jī)器人、噴漆 機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人等多種類型。焊接機(jī)器人，包括點(diǎn)焊(電阻焊)和 電弧焊機(jī)器人，用途是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的焊接作業(yè)。裝配機(jī)器人，比較多地用丁電子部件電 器的裝配。噴漆機(jī)器人，代替人進(jìn)行噴漆作業(yè)。碼垛、上下料、搬運(yùn)機(jī)器人的功能則 是根據(jù)一定的速度和精度要求，將物品從一處運(yùn)到另一處。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)器人， 可以方便迅速地改變作

18、業(yè)內(nèi)容或方式， 以滿足生產(chǎn)要求的變化。比如，改變焊縫軌跡, 改變噴漆位置，變更裝配部件或位置等等。隨著對(duì)工業(yè)生產(chǎn)線柔性的要求越來越高， 對(duì)各種機(jī)器人的需求也就越來越強(qiáng)烈。(2) 農(nóng)業(yè)機(jī)器人隨著機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，以定型物、無機(jī)物為作業(yè)對(duì)象的工業(yè)機(jī)器人正在向更高 層次的以動(dòng)、植物之類復(fù)雜作業(yè)對(duì)象為目標(biāo)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)器人或機(jī)器人 化的農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)大。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用不僅能夠大大減輕以致代 替的人們的生產(chǎn)勞動(dòng)、解決勞動(dòng)力不足的問題，而且可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善農(nóng)業(yè) 的生產(chǎn)環(huán)境，防止農(nóng)藥、化肥等對(duì)人體的傷害，提高作業(yè)質(zhì)量。但由丁農(nóng)業(yè)機(jī)器人所 面臨的是非結(jié)構(gòu)、不確定、不宜預(yù)估的復(fù)

19、雜環(huán)境和工作對(duì)象， 所以與工業(yè)機(jī)器人相比， 其研究開發(fā)的難度更大。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究開發(fā)目前主要集中耕種、施肥、噴藥、蔬 菜嫁接、苗木株苗移栽、收獲、灌溉、養(yǎng)殖和各種輔助操作等方面。日本是機(jī)器人普 及最廣泛的國家，目前已經(jīng)有數(shù)千臺(tái)機(jī)器人應(yīng)用丁農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。(3) 探索機(jī)器人機(jī)器人除了在工農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用之外，還越來越多地用丁極限探索，即在惡劣或不適丁人類工作的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)。例如，在水下（海洋）、太空以及在放射性（有蠹或高溫等環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)。人類借助潛水器具潛人到深海之中探秘，已有很長的歷史。 然而，由丁危險(xiǎn)很大、費(fèi)用極高，所以水下機(jī)器人就成了代替人在這一危險(xiǎn)的環(huán)境中 工作的最佳工具?？臻g機(jī)器人是指在

20、大氣層內(nèi)和大氣層外從事各種作業(yè)的機(jī)器人，包 括在內(nèi)層空間飛行并進(jìn)行觀測(cè)、可完成多種作業(yè)的飛行機(jī)器人，到外層空間其他星球 上進(jìn)行探測(cè)作業(yè)的星球探測(cè)機(jī)器人和在各種航天器里使用的機(jī)器人。（4）服務(wù)機(jī)器人機(jī)器人技術(shù)不僅在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)探索中得到了廣泛應(yīng)用，也逐漸滲透到人們 的日常生活領(lǐng)域，服務(wù)機(jī)器人就是這類機(jī)器人的一個(gè)總稱。盡管服務(wù)機(jī)器人的起步較 晚，但應(yīng)用前景十分廣泛，目前主要應(yīng)用在活潔、護(hù)理、執(zhí)勤、救援、娛樂、和代替 人對(duì)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)等場(chǎng)合。國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)給服務(wù)機(jī)器人的一個(gè)初步定義是，一種 以自主或半自主方式運(yùn)行，能為人類的生活、康復(fù)提供服務(wù)的機(jī)器人，或者是能對(duì)設(shè) 備運(yùn)行進(jìn)行維護(hù)的一類機(jī)器人。

21、機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)展國際上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品誕生丁 20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)其作業(yè)能力僅限丁上、 下料這類簡(jiǎn)單的工作。此后機(jī)器人進(jìn)人了一個(gè)緩慢的發(fā)展期，直到進(jìn)人20世紀(jì)80年代，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)才得到了巨大的發(fā)展，成為機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)里程碑，這一時(shí)代被稱 為“機(jī)器人元年”。為了滿足汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展的需要，這個(gè)時(shí)期開發(fā)出的點(diǎn)焊機(jī)器人、 弧焊機(jī)器人、噴涂機(jī)器人以及搬運(yùn)機(jī)器人等四大類型的工業(yè)機(jī)器人系列產(chǎn)品已經(jīng)成熟， 并形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，有利地推動(dòng)了制造業(yè)的發(fā)展。為進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 能力，裝配機(jī)器人及柔性裝配線乂相繼開發(fā)成功。20世紀(jì)90年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等快速發(fā)展，工業(yè)

22、機(jī)器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展?，F(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人已發(fā)展成為一個(gè)龐大的家族，并與數(shù) 控（NC）、可編程、控制器（PLC） 一起成為工業(yè)自動(dòng)化的三大技術(shù)支柱和基本手段， 廣泛應(yīng)用丁制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域之中。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)從機(jī)械本體、控制系統(tǒng)、傳感系 通行統(tǒng)，到可靠性、網(wǎng)絡(luò)通信功能的拓展等方面都取得了突破性的進(jìn)展。機(jī)械本體方 面，通過有限元分析、模態(tài)分析及仿真設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，機(jī)器人操作機(jī)已 實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)。以德國KUKA公司為代表的機(jī)器人公司，已將機(jī)器人并聯(lián)平行四邊 形結(jié)構(gòu)改為開鏈結(jié)構(gòu)，拓展了機(jī)器人的工作范圍，加之輕質(zhì)鋁合金材料的應(yīng)用，大大 提高了機(jī)器人的性能。此外采用先進(jìn)的 RV減速器及交流伺服電

23、機(jī)，使機(jī)器人操作機(jī) 幾乎成為免維護(hù)系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)方面，性能進(jìn)一步提高，已由過去控制標(biāo)準(zhǔn)的6軸機(jī)器人發(fā)展到現(xiàn)在能夠控制21軸甚至27軸，并且實(shí)現(xiàn)了軟件伺服和全數(shù)字控制。傳感 系統(tǒng)方面，激光傳感器、視覺傳感器和力傳感器在機(jī)器人系統(tǒng)中已得到成功應(yīng)用，并 實(shí)現(xiàn)了焊縫自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)化生產(chǎn)線上物體的自動(dòng)定位以及精密裝配作業(yè)等，大大提 高了機(jī)器人的作業(yè)性能和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。日本KAWASAKI、YASKAWA、FANUC和瑞典ABB、德國KUKA、REIS等公司皆推出了此類產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)通信功能的拓展， 日本YASKAWA和德國KUKA公司的最新機(jī)器人控制器已實(shí)現(xiàn)了與 Canbus Profibus 總線及一些

24、網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，使機(jī)器人由過去的獨(dú)立應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用邁進(jìn)了一大步，也 使機(jī)器人由過去的專用設(shè)備向標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備發(fā)展。另外，由丁微電子技術(shù)的快速發(fā)展和 大規(guī)模集成電路的應(yīng)用,使機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性有了很大提高。除了工業(yè)機(jī)器人水人不斷提高之外，各種用于非制造業(yè)的機(jī)器人系統(tǒng)也有了長足 的進(jìn)展。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的的復(fù)雜性和作業(yè)對(duì)象特殊性使得農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究難度更大， 農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用尚未達(dá)到商品化階段，但農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究已經(jīng)在土地耕作、 蔬菜嫁接、作物移栽、農(nóng)藥噴灑、作物收獲、果蔬采摘等生產(chǎn)環(huán)節(jié)取得了一些突破性 進(jìn)展。例如，日本的耕作拖拉機(jī)自動(dòng)行走系統(tǒng)、聯(lián)合收割機(jī)自動(dòng)駕駛技術(shù)、無人駕駛 農(nóng)藥噴灑機(jī)，英國的葡萄枝修

25、剪機(jī)器人、蘑菇采摘機(jī)器人和VMS擠牛奶機(jī)器人，我 國的農(nóng)業(yè)機(jī)器人自動(dòng)引導(dǎo)行走系統(tǒng)、蔬菜嫁接機(jī)器人，法國的水果采摘機(jī)器人，以及 荷蘭開發(fā)的擠奶機(jī)器人等。機(jī)器人技術(shù)用丁海洋開發(fā)，特別是深海資源的開發(fā)，一直是的許多國家積極關(guān)注 的目標(biāo)。法國、美國、俄羅斯、日本、加拿大等國從20世紀(jì)70年代開始先后研制了幾白臺(tái)不同結(jié)構(gòu)形式和性能指標(biāo)的水下機(jī)器人。法國的EPA/LARD、美國的AUSS、俄羅斯的MT-88等水下機(jī)器人已用丁海洋石油開采、海底勘查、救撈作業(yè)、管道敷設(shè) 和檢查、電纜敷設(shè)和維護(hù)、以及大壩檢查等方面。我國在90年代中期研制的“CR-0T 水下機(jī)器人在太平洋深海試驗(yàn)成功，海深達(dá) 6000m以上，使

26、我國在深海探測(cè)和探索 方面躍居世界先進(jìn)水平。近年來隨著各種智能能機(jī)器人的研究與發(fā)展，能在宇宙空間作業(yè)的所謂空間機(jī)器 人就成為新的研究領(lǐng)域，并已成為空間開發(fā)的重要組成部分。美、俄、加拿大等國已 研制出各種空間機(jī)器人，如美國 NASA的空間機(jī)器人Sojanor等。Sojanor是一輛自主 移動(dòng)車，重量為11.5kg,尺寸63048mm,有6個(gè)車輪，它在火星上的成功應(yīng)用，弓I 起了全球的廣泛關(guān)注。服務(wù)機(jī)器人是近年來發(fā)展很快的一個(gè)領(lǐng)域，已成功地應(yīng)用丁醫(yī)療、家用、娛樂等 人類生活的方方面面。作為服務(wù)機(jī)器人的一個(gè)重要分支，醫(yī)用機(jī)器人的主要運(yùn)用在護(hù) 理、康復(fù)、輔助診斷和外科手術(shù)等場(chǎng)合。1998年5月德、法兩

27、國醫(yī)生成功利用機(jī)器人 完成了一例心臟瓣膜修復(fù)手術(shù)，包括對(duì)病人心臟瓣膜的修整和再造。這次手術(shù)中使用 的是美國直覺外科研究所研制的醫(yī)用遙控機(jī)器人系統(tǒng)。1998年6月，機(jī)器人乂完成了首例閉胸冠狀動(dòng)脈搭橋手術(shù)。機(jī)器人技術(shù)與外科技術(shù)的結(jié)合，為病人帶來福音?？梢灶A(yù)見，在21世紀(jì)各種先進(jìn)的機(jī)器人系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)入人類生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，成為人類良好的助手和親密的伙伴。本章的主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)意義機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，作為機(jī)電一體化技術(shù)的綜合應(yīng)用章節(jié)，本章選 取現(xiàn)代機(jī)器人中應(yīng)用最廣、最具代表性和通用性的關(guān)節(jié)型機(jī)器人作為講解對(duì)象，主要 介紹機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析、控制系統(tǒng)以及典型應(yīng)用等內(nèi)容。作業(yè)：

28、1. 簡(jiǎn)述機(jī)器人按坐標(biāo)分類的類型及各類型特點(diǎn)2. 簡(jiǎn)述機(jī)器人按受控運(yùn)動(dòng)方式分類的類型及各類型特點(diǎn)章節(jié)名稱第7章工業(yè)機(jī)器人技術(shù)第2節(jié) 機(jī)器人專用術(shù)語及相關(guān)概念教學(xué)目標(biāo)1. 理解機(jī)器人的定義及主要含義2. 理解相關(guān)機(jī)器人的一些相關(guān)概念3. 理解速度和循環(huán)時(shí)間的矛盾和選用原則4. 理解定位精度和重復(fù)定位精度的概念和相互關(guān)系課程重點(diǎn)難點(diǎn)1. 機(jī)器人的速度和循環(huán)時(shí)間的矛盾和選用原則2. 機(jī)器人定位精度和重復(fù)定位精度的概念和相互關(guān)系教學(xué)方法 及手段1. 課堂理論課講授2. 多媒體教學(xué)課件播放輔助教學(xué)教學(xué)過程及時(shí)間分配：7.2機(jī)器人的有關(guān)術(shù)語及相關(guān)概念7.2.1機(jī)器人定義1. 英牛津字典定義：貌似人的自動(dòng)機(jī)

29、器，具有智力的和順從丁人的但不具人格的機(jī)器2. 美國家標(biāo)準(zhǔn)局定義：是一種能夠進(jìn)行編程并在自動(dòng)控制下執(zhí)行某些操作和移動(dòng)作業(yè)任務(wù)的機(jī) 械裝置3. 日工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)定義：(1) 工業(yè)機(jī)器人：一種能夠執(zhí)行與人的上肢(手和臂)類似的多功能機(jī)器(2) 智能機(jī)器人：具有感覺和識(shí)別能力能控制自身行為的機(jī)器人4. 蔣新松院士定義：機(jī)器人是一種擬人功能的機(jī)械電子裝置7.2.2 機(jī)器人相關(guān)概念1. 機(jī)器人本體相關(guān)術(shù)語(1) 機(jī)座：固定機(jī)器人的基礎(chǔ)構(gòu)件，和機(jī)器人腰部相連(2) 腰部：連接大臂和機(jī)座，一般可平轉(zhuǎn) 360度(3) 大臂和小臂：完成垂直平面內(nèi)的位置定位(4) 腕部：完成俯仰，橫滾，側(cè)擺姿態(tài)運(yùn)動(dòng)(5) 夾持器

30、：用丁抓取和釋放物體2. 機(jī)器人的自由度(1) 剛體在空間有六個(gè)自由度，受到某種約束時(shí)自由度會(huì)減少(2) 運(yùn)動(dòng)副中的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)是低副(一個(gè)自由度)，機(jī)器人的關(guān)節(jié)由 低副組成，關(guān)節(jié)越多，自由度越多(3) 有幾個(gè)自由度，即為幾個(gè)自由度的機(jī)器人(4) 關(guān)節(jié)型的工業(yè)機(jī)器人多為六自由度機(jī)器人3. 機(jī)器人的位姿機(jī)器人工作空間內(nèi)，相對(duì)坐標(biāo)系原點(diǎn)在絕對(duì)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值稱為位置不同的關(guān)節(jié)的原點(diǎn)在絕對(duì)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值成為其位姿4. 機(jī)器人的承載能力(1) 不同類型不同，抓取物體的能力可達(dá)5Kcr5000Kg(2) 取決丁構(gòu)件結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)能力及運(yùn)動(dòng)速度(3) 指標(biāo)：規(guī)定在允許的最高運(yùn)動(dòng)速度是的抓取總量為該機(jī)器人的承載

31、能力5. 定位精度和重復(fù)精度(1)定位精度：指機(jī)器人末端搬運(yùn)的物件所到達(dá)的實(shí)際位置和理論位置之間的最大誤差(2)重復(fù)誤差：在相同位置指令下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)運(yùn)動(dòng)若干次，其終端位置坐標(biāo)值的離散誤差值(3)關(guān)系：定位精度可能不影響重復(fù)定位精度， 例如重力因素每個(gè)循環(huán)都將 影響定位精度，但每次的位置誤差不大，即重復(fù)定位精度未受影響作業(yè)：1. 簡(jiǎn)述機(jī)械機(jī)構(gòu)的自由度和機(jī)器人的自由度的概念2. 簡(jiǎn)述從不同角度的機(jī)器人定義早下名稱第7章 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)第3節(jié) 典型工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)1. 了解機(jī)器人的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)2. 理解機(jī)器人底座，手臂，手腕和末端夾持器的基本結(jié)構(gòu)3. 了解機(jī)器人手腕柔順性的概念和意義課

32、程重點(diǎn)難點(diǎn)1. 機(jī)器人底座，手臂，手腕和末端夾持器的基本結(jié)構(gòu)2. 機(jī)器人手腕柔順性的概念和應(yīng)用意義教學(xué)方法 及手段1. 課堂理論課講授2. 多媒體教學(xué)課件播放輔助教學(xué)1. 機(jī)器人的底座基本作用：系統(tǒng)的支撐基本類型：固定型底座智能型，可移動(dòng)型底座2. 機(jī)器人手臂基本作用：將抓取物送到給定位置3個(gè)自由度：手臂的伸縮 手臂的升降或俯仰 手臂的回轉(zhuǎn)(實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)：齒輪機(jī)構(gòu)，鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)等)3. 機(jī)器人的手腕作用：調(diào)整或改變工件的方位 具有3個(gè)相互獨(dú)立的自由度由3個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的組合運(yùn)動(dòng)形式 俯仰運(yùn)動(dòng) 偏擺云動(dòng) 橫向滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)4. 手腕的柔順性意義：提高裝配定位的成功概率柔順性裝配的2種形式

33、：1 ）裝有檢測(cè)元件的主動(dòng)柔順裝配2 ）裝有硬件機(jī)械環(huán)節(jié)的被動(dòng)性柔順裝配（CQX球面連接等）5. 機(jī)器人末端夾持器功能：火取物件的裝置分類: 火鉗式取料手 吸附式取料手 專用操作器式作業(yè)：1. 簡(jiǎn)述機(jī)器人的主要組成機(jī)械結(jié)構(gòu)2. 簡(jiǎn)述機(jī)器人底座，手臂，手腕和末端夾持器的基本功能課后教學(xué)小結(jié)：1. 講活機(jī)器人的主要的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的基本組成2. 講活機(jī)器人底座，手臂，手腕和末端夾持器的基本功能3. 概述機(jī)器人手腕柔順性的概念和意義4. 概述機(jī)器人末端夾持器的功能，類型尤其是仿真夾持器的意義早下名稱第7章 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)第4節(jié) 工業(yè)機(jī)器人的控制教學(xué)目標(biāo)1. 理解機(jī)器人控制系統(tǒng)的任務(wù)2. 理解機(jī)器人示教

34、再現(xiàn)控制系統(tǒng)的概況3. 理解機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成4. 理解機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的管理型、記憶型、計(jì)算型三類系統(tǒng)的特點(diǎn)5. 理解計(jì)算機(jī)集中控制方式和分散控制方式的特點(diǎn)課程重點(diǎn)難點(diǎn)1. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的管理型、記憶型、計(jì)算型三類系統(tǒng)的特點(diǎn)2. 計(jì)算機(jī)機(jī)器人集中控制方式和分散控制方式的特點(diǎn)教學(xué)方法 及手段1. 課堂理論課講授2. 多媒體教學(xué)課件播放輔助教學(xué)教學(xué)過程及時(shí)間分配:1. 機(jī)器人控制的功能、組成和分類1. 對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的一般要求機(jī)器人控制系統(tǒng)是機(jī)器人的重要組成部分， 用丁對(duì)操作機(jī)的控制，以完成特定 的工作任務(wù)，其基本功能如下：-記憶功能：存儲(chǔ)作業(yè)順序、運(yùn)動(dòng)路徑、運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)速

35、度和與生產(chǎn)工藝有 關(guān)的信息。示教功能：離線編程，在線示教，間接示教。在線示教包括示教盒和導(dǎo)引示 教兩種。與外圍設(shè)備聯(lián)系功能：輸入和輸出接口、通信接口、網(wǎng)絡(luò)接口、同步接口。-坐標(biāo)設(shè)置功能：有關(guān)節(jié)、絕對(duì)、工具、用戶自定義四種坐標(biāo)系。-人機(jī)接口 ：示教盒、操作面板、顯示屏。-傳感器接口 ：位置檢測(cè)、視覺、觸覺、力覺等。-位置伺服功能：機(jī)器人多軸聯(lián)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制、速度和加速度控制、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償-故障診斷安全保護(hù)功能：運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、故障狀態(tài)下的安全保護(hù)和故 障自診斷。2 .機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成(1)控制計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)度指揮機(jī)構(gòu)。(3)(4)(5)(6)(7) 傳感器接口 觸覺和視覺傳感器。(8) 軸

36、控制器(9) 輔助設(shè)備控制(10) 通信接口行接口等。(11) 網(wǎng)絡(luò)接口1 ) Ethernet 接口：據(jù)傳輸速率高達(dá)10Mbit/s ,一般為微機(jī)、微處理器有32位、64位等，如奔騰系列CP皈及其他類型CPU(2)示教盒示教機(jī)器人的工作軌跡和參數(shù)設(shè)定，以及所有人機(jī)交互操作，擁有自己獨(dú)立的CPU以及存儲(chǔ)單元，與主計(jì)算機(jī)之間以申行通信方式實(shí)現(xiàn)信息交互。操作面板由各種操作按鍵、狀態(tài)指示燈構(gòu)成，只完成基本功能操作硬盤和軟盤存儲(chǔ)存儲(chǔ)機(jī)器人工作程序的外圍存儲(chǔ)器。數(shù)字和模擬量輸入輸出各種狀態(tài)和控制命令的輸入或輸出。打印機(jī)接口記錄需要輸出的各種信息。用丁信息的自動(dòng)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人柔順控制，一般為力覺、 完成

37、機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置、速度和加速度控制。用丁和機(jī)器人配合的輔助設(shè)備控制，如手爪變位器等。 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和其他設(shè)備的信息交換，一般有申行接口、并可通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)臺(tái)或單臺(tái)機(jī)器人的直接PC通信，數(shù)可直接在PC上用windows95或windows NT庫函數(shù)進(jìn)行應(yīng)用程序編程之后，支持TCP/IP通信協(xié)議，通過Ethernet接口將數(shù)據(jù)及程序裝入各個(gè) 機(jī)器人控制器中Device net、ABRemote2 ) Fieldbus接口：支持多種流行的現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)格，如I/O、Interbus-s 、profibus-DP、M-NET。3. 機(jī)器人控制系統(tǒng)分類程序控制系統(tǒng)：給每一個(gè)自由度施加一定規(guī)律的控制作用,機(jī)

38、器人就可實(shí)現(xiàn) 要求的空間軌跡。-自適應(yīng)控制系統(tǒng)：當(dāng)外界條件變化時(shí)，為保證所要求的品質(zhì)或?yàn)榱穗S著經(jīng)驗(yàn) 的積累而自行改善控制品質(zhì)，其過程是基丁操作機(jī)的狀態(tài)和伺服誤差的觀 察，再調(diào)整非線性模型的參數(shù)，一直到誤差消失為止。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)能隨時(shí)間和條件自動(dòng)改變。人工智能系統(tǒng)：事先無法編制運(yùn)動(dòng)程序，而是要求在運(yùn)動(dòng)過程中根據(jù)所獲得的 周圍狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)確定控制作用。驅(qū)動(dòng)方式：參見工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)方式：點(diǎn)位式。要求機(jī)器人準(zhǔn)確控制末端執(zhí)行器的位姿，而與路徑無關(guān)；,軌跡式。要求機(jī)器人按示教的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)。控制總線：-國際標(biāo)準(zhǔn)總線控制系統(tǒng)。采用國際標(biāo)準(zhǔn)總線作為控制系統(tǒng)的控制總線，如VME、MULTI

39、-bus、STD-bus、PC-buSo-自定義總線控制系統(tǒng)。由生產(chǎn)廠家自行定義使用的總線作為控制系統(tǒng)總線。編程方式：物理設(shè)置編程系統(tǒng)。由操作者設(shè)置固定的限位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)起動(dòng)，停車的程序操作， 只能用丁簡(jiǎn)單的拾起和放置作業(yè)。在線編程。通過人的示教來完成操作信息的記憶過程編程方式，包括直接示教（即手把手示教）模擬示教和示教盒示教。-離線編程。不對(duì)實(shí)際作業(yè)的機(jī)器人直接示教，而是脫離實(shí)際作業(yè)環(huán)境，生成示教 程序，通過使用高級(jí)機(jī)器人，編程語言，遠(yuǎn)程式離線生成機(jī)器人作業(yè)軌跡。4. 機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機(jī)器人控制系統(tǒng)按其控制方式可分為三類。集中控制方式：用一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)全部控制功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但實(shí)時(shí)性

40、差，難以擴(kuò)展，其構(gòu)成框圖如圖2所示-主從控制方式：采用主、從兩級(jí)處理器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全部控制功能。 主CPU實(shí)現(xiàn)管理、坐標(biāo)變換、 軌跡生成和系統(tǒng)自診斷等；從CPU實(shí)現(xiàn)所有關(guān)節(jié)的動(dòng)作控制。其構(gòu)成框圖如圖 3所示。主從控制方式系統(tǒng)實(shí)時(shí)性較好，適丁高精度、高速度控制，但其系統(tǒng) 擴(kuò)展性較差，維修困難。-分散控制方式：按系統(tǒng)的性質(zhì)和方式將系統(tǒng)控制分成幾個(gè)模塊，每一個(gè)模塊各有不同的控制任 務(wù)和控制策略，各模式之間可以是主從關(guān)系，也可以是平等關(guān)系。這種方式實(shí) 時(shí)性好，易丁實(shí)現(xiàn)高速、高精度控制，易丁擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)智能控制，是目前流 行的方式，其控制框圖如圖4所示。作業(yè)：1. 簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的管理型、記憶型、計(jì)算

41、型三類系統(tǒng)的特點(diǎn)2. 簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)機(jī)器人集中控制方式和分散控制方式的特點(diǎn)課后教學(xué)小結(jié)：1. 講活機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成，建立控制系統(tǒng)總體輪廓概念2. 講活楚機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的管理型、記憶型、計(jì)算型三類系統(tǒng)的特點(diǎn)3. 概述計(jì)算機(jī)集中控制方式和分散控制方式的特點(diǎn)4. 通過課件圖片和加工過程錄相資料片的播放，加深工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的理解早下名稱第7早工業(yè)機(jī)命人技術(shù)教學(xué)名稱第5節(jié)工業(yè)機(jī)器人的操作教學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)時(shí)0.5教學(xué)目標(biāo)1 .了解教材所介紹的ABE©工業(yè)機(jī)器人操作過程2. 理解開啟電源前應(yīng)該進(jìn)行的準(zhǔn)備工作和注意事項(xiàng)3. 理解操作面板的正確使用操作4. 理解示教合的功能和正確使用5.

42、 理解手動(dòng)模式下的電機(jī)啟動(dòng)和文本輸入課程重點(diǎn)難點(diǎn)1. 示教合的功能和正確使用2. 手動(dòng)模式下的電機(jī)啟動(dòng)和文本輸入教學(xué)方法 及手段1. 課堂理論課講授2. 多媒體教學(xué)課件播放輔助教學(xué)教學(xué)過程及時(shí)間分配:開啟電源開啟電源前的周圍環(huán)境和工作環(huán)境的準(zhǔn)備工作接通電源后的系統(tǒng)自檢和歡迎信息，故障信息的概念啟動(dòng)后的斷點(diǎn)恢復(fù)的概念和意義故障信息的概念操作面板的使用1. 電機(jī)工作按鈕及指示燈2. 急停按鈕的設(shè)置意義3. 操作模式旋鈕 自動(dòng)模式""（生產(chǎn)模式，必須確保工作空問是安全的）（2）減速手動(dòng)模式 （編程模式，按定運(yùn)行鍵可運(yùn)行，釋放運(yùn)行鍵即停）（3）全速手動(dòng)模式（測(cè)試模式）示教盒的功能及使用主要的操作鍵如下；1. 手動(dòng)桿按