工業(yè)機(jī)器人期末考試復(fù)習(xí)資料

本文格式為Word版，下載可任意編輯——工業(yè)機(jī)器人期末考試復(fù)習(xí)資料第一章1機(jī)器人的分類

1.按控制方式分:操作機(jī)器人程序機(jī)器人示教再現(xiàn)機(jī)器人數(shù)控機(jī)器人智能機(jī)器人2．按機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域分類：產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人極限作業(yè)機(jī)器人服務(wù)型機(jī)器人3.按機(jī)器人的關(guān)節(jié)鏈接布置形式分類：串聯(lián)機(jī)器人并聯(lián)機(jī)器人

串聯(lián)機(jī)器人的桿件和關(guān)節(jié)是采用串聯(lián)方式進(jìn)行的連接（開鏈?zhǔn)剑⒙?lián)機(jī)器人的桿件和關(guān)節(jié)是采用并聯(lián)方式進(jìn)行的連接（閉鏈?zhǔn)剑?/p>

并聯(lián)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)：并聯(lián)機(jī)器人具有剛度高，精度高，響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，其不足之處在于工作的空間小，控制繁雜。2.五種坐標(biāo)形式的機(jī)器人

直角坐標(biāo)型機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人球坐標(biāo)型機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)型機(jī)器人SCARA坐標(biāo)型機(jī)器人

3.工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的組成

1.機(jī)器人系統(tǒng)是由機(jī)器人和作業(yè)對(duì)象及環(huán)境共同構(gòu)成，其中包括機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，感知系統(tǒng)四大部分。

(1)機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身臂部手腕末端操作器（手部）和行走機(jī)構(gòu)組成

(2)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要指驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)裝置。根據(jù)驅(qū)動(dòng)源不同可分為電氣壓液壓和氣壓驅(qū)動(dòng)以及把他們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng)。

(3)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序及從傳感器反饋回來的信號(hào)，控制機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。

(4)感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成，起作用是獲取機(jī)器人內(nèi)部和外部環(huán)境信息，并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。

2.工業(yè)機(jī)器人的組要技術(shù)參數(shù)一般有自由度精度重復(fù)定位精度工作范圍承載能力及最大速度等。（大于6個(gè)自由度的稱為long余自由度）P11

承載能力指的是機(jī)器人在作業(yè)范圍內(nèi)的任何位姿（位置和神態(tài)）上所能承受的最大質(zhì)量。其次章

1驅(qū)動(dòng)方式：機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)方式主要有液壓氣壓電氣驅(qū)動(dòng)3種基本類型。2三種驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)（P19）：

3諧波齒輪（重點(diǎn)）p244臂部設(shè)計(jì)的基本要求：

(1)手臂應(yīng)具有足夠的承載能力和剛度(2)導(dǎo)向性要好(3)重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小(4)運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)定位精度要高P36的題2—20要去理解

5手部的分類

根據(jù)用途手部可以分為手爪和工具兩大類，手爪具有一定的通用性，工具用于進(jìn)行某種作業(yè)。根據(jù)其夾持原理，手部又可為機(jī)械鉗爪式和吸附式兩大類，其中吸附式手部還可以分為磁力吸附式和真空吸附式。

吸附式手部結(jié)構(gòu)即為吸盤，主要有磁力吸附式和真空吸附式。6行走機(jī)構(gòu)

機(jī)器人可以分為固定式和行走式兩種

行走機(jī)構(gòu)按其運(yùn)動(dòng)軌跡可分為固定軌跡式和無固定軌跡式。行走機(jī)構(gòu)按其機(jī)構(gòu)分為車輪式，步行式，履帶式和其他方式。第三章

計(jì)算題是課后1————6把握3.1.1齊次坐標(biāo)

一、空間任意點(diǎn)的坐標(biāo)表示

在選定的直角坐標(biāo)系{A}中，空間任一點(diǎn)P的位置可以用31的位置矢量AP表示，其左上標(biāo)表示選定的坐標(biāo)系{A}，此時(shí)有AP=[PXPYPZ]T式中：PX、PY、PZ是點(diǎn)P在坐標(biāo)系{A}中的三個(gè)位置坐標(biāo)分量，如圖1.1所示。

坐標(biāo)軸的方向表示

在圖1.2中，i、j、k分別表示直角坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的單位矢量，，用齊次坐標(biāo)表示之，則有圖1.2坐標(biāo)軸的方向表示X=[1000]TY=[0100]TZ=[0010]T

由上述可知，若規(guī)定：4*1列陣[abcw]T中第四個(gè)元素為零，且滿足a2+b2+c2=1，則[abc0]T中a、b、c的表示某軸的方向；4*1列陣[abcw]T中第四個(gè)元素不為零，則[abcw]T表示空間某點(diǎn)的位置。

圖1.2中所示的矢量u的方向用41列陣可表達(dá)為：u=[abc0]T(1.4)

圖1.2中所示的矢量u的起點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，用4*1列陣可表達(dá)為：O=[0001]T

旋轉(zhuǎn)算子公式（必考）

三、算子左、右乘規(guī)則

若相對(duì)固定坐標(biāo)系進(jìn)行變換，則算子左乘；若相對(duì)動(dòng)坐標(biāo)系進(jìn)行變換，則算子

例1.4已知坐標(biāo)系中點(diǎn)U的位置矢量U=[7321]T，將此點(diǎn)繞Z軸旋轉(zhuǎn)90°，再繞Y軸旋轉(zhuǎn)90°，如圖1.11所示，求旋轉(zhuǎn)變換后所得的點(diǎn)W。

連桿參數(shù)：連桿長(zhǎng)度連桿扭角連桿距離連桿轉(zhuǎn)角。第五章

機(jī)器人控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）機(jī)器人控制系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)非線性系統(tǒng)；

（2）機(jī)器人控制系統(tǒng)是由多關(guān)節(jié)組成的一個(gè)多變控制系統(tǒng)，而且關(guān)節(jié)間具有耦合作用；（3）機(jī)器人控制系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)；機(jī)器人的位置控制可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)控制。

PID控制是自動(dòng)化中廣泛使用的一種反饋控制，其控制由比例單元（p）積分單元（i）和積分單元（D）組成，利用信號(hào)的偏差值，偏差的積分值偏差的微分值的組合來構(gòu)成操作量，操作兩種包括了偏差信號(hào)的現(xiàn)在，過去，未來三方面的信息，所以是一種經(jīng)典的控制方式。第六章1傳感器定義

傳感器利用物體的物理化學(xué)變化，并將這些變化變換成電信號(hào)（電壓，電流和頻率）的裝置傳感器組成：敏感元件轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路

敏感元件的基本功能是將某種不簡(jiǎn)單測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為易測(cè)量的物理量。

轉(zhuǎn)換元件的功能是將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換為電量，它與敏感元件構(gòu)成傳感器的主要部分。

基本轉(zhuǎn)換電路的功能是敏感元件產(chǎn)生的不易測(cè)量值的小信號(hào)進(jìn)行變換，是傳感器的信號(hào)輸出符合具體工業(yè)系統(tǒng)的要求。

機(jī)器人使用的傳感器可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩大類。

（1）內(nèi)部傳感器是用于測(cè)量機(jī)器人自身狀態(tài)的參數(shù)（如手臂間的角度）的功能元件。（2）外部傳感器用于測(cè)量與機(jī)器人作業(yè)有關(guān)的的外部信息，這些信息尋常與機(jī)器人的目標(biāo)識(shí)別，作業(yè)安全有關(guān)。

傳感器的性能指標(biāo)：靈敏度線性度測(cè)量范圍精度重復(fù)性分辯率響應(yīng)時(shí)間抗干擾能力

位置和位移傳感器根據(jù)其工作原理和組成的不同多種形式，常見的有電阻式位移傳感器，電容式位移傳感器，編碼式位移傳感器，霍爾元件位移傳感器磁柵式位移傳感器

電位器式位移傳感器可以分成兩大類：直線型電位器式位移傳感器旋轉(zhuǎn)型電位器式位移傳感器

2光電編碼器

根據(jù)測(cè)量原理編碼器可分為接觸式和非接觸式兩種，接觸式編碼器采用電刷輸出，以電刷接觸到點(diǎn)區(qū)和絕緣區(qū)分別表示代碼的1和0，非接觸處編碼器的敏感元件是光敏元件和磁敏元件，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)表示代碼1和0。根據(jù)測(cè)出的信號(hào)，編碼器可分為絕對(duì)式和增量式兩試驗(yàn)部分

舵機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：一般來說，我們用的舵機(jī)有以下幾個(gè)部分組成：直流電動(dòng)機(jī)、減速器（減速齒輪組）、位置反饋電位計(jì)、控制電路板（比較器）。舵機(jī)的輸入線共有三根，紅色在中間，為電源正極線，黑色線是電源負(fù)極（地線）線，黃色或者白色線為信號(hào)線。其中電源線為舵機(jī)提供6V到7V左右電壓的電源。

2、PWM信號(hào)控制精度制定

上面已經(jīng)提到了八位單片機(jī)，我們的舵機(jī)需要的是方波信號(hào)。單片機(jī)的精度直接影響了舵機(jī)的控制精度，這里就詳細(xì)的說明一下。

我們采用的是8位STC12C5410ADCPU，其數(shù)據(jù)分辨率為256，那么經(jīng)過舵機(jī)極限參數(shù)試驗(yàn)，得到應(yīng)當(dāng)將其劃分為250份。那么0.5mS2.5Ms的寬度為2mS=2000uS。2000uS÷250=8uS則：PWM的控制精度為8us我們可以以8uS為單位遞增控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)與定位。舵機(jī)可以轉(zhuǎn)動(dòng)185度，那么185度÷250=0.74度，則：舵機(jī)的控制精度為0.74度圖4-4

我們?cè)谶@里做了一些名詞上的定義。DIV是一個(gè)時(shí)間位置單位，一個(gè)DIV等于8us，關(guān)系入公式：

1DIV=8uS250DIV=2mS

實(shí)際寄放器內(nèi)的數(shù)值為：（#01H）01———（#0FAH）250。

共185度，分為250個(gè)位置，每個(gè)位置叫1DIV。則：

185÷250=0.74度/DIV

PWM高電平函數(shù)：0.5mS+N×DIV0uS≤N×DIV≤2mS0.5mS≤0.5Ms+N×DIV≤2.5mS

根據(jù)這些知識(shí)，我們就可以開始編程，并做一些初步的試驗(yàn)了，學(xué)會(huì)舵機(jī)控制是研究機(jī)器人的一個(gè)比較技術(shù)手段，需要完全把握。

6根據(jù)動(dòng)作需要將各端口輸出通道按舵機(jī)目的位置的數(shù)值大小進(jìn)行排序

//────────────────────────────────────────//函數(shù)原型：voidsorting()//函數(shù)名稱：排序子程序(SortingSubroutine)//功能：對(duì)所有通道口的數(shù)值進(jìn)行排序。//參數(shù)：//返回值：無//┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈voidsorting(){uchari=0,j=0,x=0;//定義循環(huán)變量//為選擇的輸出通道提供低電平kouchu[0]=0xFE;//11111110kouchu[1]=0xFD;//11111101kouchu[2]=0xFB;//11111011kouchu[3]=0xF7;//11110111kouchu[4]=0xEF;//11101111kouchu[5]=0xDF