第課《機(jī)器人的“感覺器官”》課件 信息技術(shù)九下

機(jī)器人原理與實踐1它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作?，F(xiàn)在，國際上一致認(rèn)為：機(jī)器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。第一章

機(jī)器人概述機(jī)器人（Robot）是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。一、什么是機(jī)器人2

聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！睓C(jī)器人是高級整合控制論、機(jī)械電子、計算機(jī)、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。目前在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途。3

機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、電腦及信息處理四部分組成。（1）機(jī)構(gòu)部分包括機(jī)械手和移動機(jī)構(gòu)，機(jī)械手相當(dāng)于人手，可完成各種工作；移動機(jī)構(gòu)相當(dāng)于人的腳，機(jī)器人靠它來“走路”。（2）傳感器部分是機(jī)器人對自身或外部環(huán)境變化信息的感覺器官，相當(dāng)于人的眼、耳、皮膚等，它包括內(nèi)傳感器和外傳感器。

二機(jī)器人系統(tǒng)的組成4

（3）電腦是機(jī)器人的指揮中心，相當(dāng)于人腦或中樞神經(jīng)，它能控制機(jī)器人各部位協(xié)調(diào)動作；（4）信息處理裝置（電子計算機(jī)），是人與機(jī)器人溝通的工具，可根據(jù)外界的環(huán)境變化、靈活變更機(jī)器人的動作。5

1．執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)器人本體。其臂部一般采用空間開鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動副常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個數(shù)通常即為機(jī)器人的自由度數(shù)。出于擬人化的考慮，常將機(jī)器人本體的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部（夾持器或末端執(zhí)行器）和行走部（對于移動機(jī)器人）等。機(jī)器人的機(jī)構(gòu)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)三大類。（一）機(jī)構(gòu)部分6

傳動機(jī)構(gòu)用于把驅(qū)動器產(chǎn)生的動力傳遞到機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)和動作部位，實現(xiàn)機(jī)器人平穩(wěn)運(yùn)動。常見的傳動機(jī)構(gòu)有以下幾種：

（1）齒輪傳動：它通過均勻分布在輪邊緣的齒的直接接觸傳遞動力。它主要用于改變力的大小、方向和速度。

（2）絲杠傳動機(jī)構(gòu)：絲杠是具有螺紋的桿，通過絲杠轉(zhuǎn)動把旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動改變?yōu)橹本€運(yùn)動。絲杠傳動機(jī)構(gòu)主要有滾珠絲杠、行星輪式絲杠。

2．傳動機(jī)構(gòu)7金手指考試網(wǎng)/2016年金手指駕駛員考試科目一科目四

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科目一科目四仿真考試題C1Grammar8

（3）皮帶傳動和鏈傳動機(jī)構(gòu)：它利用皮帶或鏈條傳遞平行軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，或把回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動。它主要有齒形帶傳動。及滾子鏈傳動。

（4）流體傳動：分為液壓和氣壓傳動，即利用液體和氣體為媒介傳遞能量。液壓傳動驅(qū)動精度高，功率大，適用于搬運(yùn)笨重物品的機(jī)器人上；氣壓傳動成本低，容易達(dá)到高速，多用于完成簡單工作機(jī)器人。

（5）連桿傳動：它利用一根桿的形式把力傳遞到被動機(jī)械，在傳遞過程中改變力的大小、方向，連軒可長可短，使被動機(jī)械可移動很大的距離，這種傳動機(jī)構(gòu)多用于完成簡單工作的機(jī)器人上。9人和償動物顫之所變以能松維持見生命認(rèn)和運(yùn)誼動，定是因妥為肌宵肉系本統(tǒng)能饅收縮駐并產(chǎn)淹生能些量的綢原因寸。驅(qū)希動器介相當(dāng)冊于機(jī)刺器人曾的"肌肉"。機(jī)彈器人揀身上匹主要咱采用電動沃驅(qū)動域器（電揮機(jī)）筒、流體（液百體或散氣體壞）驅(qū)孝動器仇。根據(jù)搭機(jī)器雹人上走使用記的驅(qū)修動器聲的不東同可拆分為旦三類扭：（1）電動止驅(qū)動陡器從80年代降開始恭被應(yīng)讀用于觀機(jī)器艙人上治，它增由電辱能產(chǎn)汽生動鋸能，覆驅(qū)動咱機(jī)器怖人各御關(guān)節(jié)煩動作筋。電動刺機(jī)器振人能完標(biāo)成高擾速運(yùn)桌動，辜具有樣傳動去機(jī)構(gòu)贊少，搏成本稀低等沿優(yōu)點佛，在則現(xiàn)代嫂工業(yè)情生產(chǎn)窩中已肯基本協(xié)普及貓。3驅(qū)動稼機(jī)構(gòu)10（2）液壓零機(jī)器最人具有棗精度德高，戲反應(yīng)正速度申快的槍優(yōu)點勺但液顛壓機(jī)先構(gòu)維膠護(hù)復(fù)筍雜，鳴成本弱高，仔現(xiàn)已陪基本犬被電侄動機(jī)組器人瞎取代朗。（3）氣動摔機(jī)器筆人由氣惱動機(jī)據(jù)構(gòu)產(chǎn)瞧生動自力驅(qū)呼動關(guān)殃節(jié)運(yùn)鍋動。會氣動加方式迷受空俯氣可嶼壓縮嚇性影思響，芬穩(wěn)定設(shè)性差毒，定發(fā)位精駛度低齒，目廉前應(yīng)雙用較坡少。現(xiàn)在蝦，科羅學(xué)家送們正回智力捕研制歡一種聚合她物的極肌肉板組織。這舞種肌射肉材膚料能織把化組學(xué)能騾轉(zhuǎn)化珠為機(jī)柿械能待，靠泊自身歐的伸躁縮實每現(xiàn)人卸工肌王肉的皆功能魄。我監(jiān)們稱眾為特輔殊驅(qū)寬動器銳。比如限一種抱由形狀龜記憶元件糠組成全的特綱殊驅(qū)唇動器狡，無羨論形崇狀記歲憶元骨件變單形到剝什么礙形狀鋪，加做熱后響都能科完全確恢復(fù)副到原燒來的茫形狀卻，目制前用各于機(jī)印器人閣驅(qū)動肌器上享的只絹限于Ti和Ni組成興的形按狀堅記憶塞合金卸。11（二叔）傳舍感器錄部分傳感喝器是團(tuán)機(jī)器唯人的磚感覺命器官坦，傳襲感器償置的檔作用變是實塊時檢迎測機(jī)典器人廉的運(yùn)近動及兩工作伸情況幻玉，根斷據(jù)需架要反訊饋給壩控制仇系統(tǒng)閥，與喪設(shè)定抖信息儲進(jìn)行金比較慕后，擔(dān)對執(zhí)士行機(jī)為構(gòu)進(jìn)絡(luò)行調(diào)吸整，昂以保織證機(jī)紙器人皆的動丈作符產(chǎn)合預(yù)燒定的宵要求溉。檢測若裝置塘的傳捆感器末可分拘為兩面類：旨內(nèi)部惑傳感瓜器和盆外部肥傳感姑器內(nèi)部柔傳感銳器：用興于檢醒測機(jī)眼器人購自身習(xí)的狀根態(tài)，晨它安漆裝在扯驅(qū)動雁裝置擴(kuò)內(nèi)，晚用以泡測量瓣手臂革、手身爪等浸的運(yùn)識動位俘置和雨速度依，以棚控制好機(jī)器待人定雀位精拒確和檢運(yùn)動滋平穩(wěn)去，如菜角度紅傳感加器、六關(guān)節(jié)固傳感松器。庸并將翻所測忌得的著信息散作為迎反饋稅信號跪送至呢控制百器，刻形成豈閉環(huán)筑控制亮。12外部祝傳感蜻器：用螞于獲移取有盤關(guān)機(jī)灣器人寬的作臭業(yè)對險象及扒外界吧環(huán)境繪等方箱面的脖信息亮，以饑使機(jī)現(xiàn)器人爪的動濱作能盒適應(yīng)落外界擋情況歷的變靠化，閑使之夾達(dá)到跟更高蓄層次飛的自賓動化山，甚兵至使譜機(jī)器述人具練有某火種“感覺”，向茂智能騙化發(fā)嶺展。如：視覺葵傳感泰器是機(jī)斯器人副的"眼睛"，它腸可測圖量物替體的圈距離學(xué)和位麗置，仙識別睜物體霧的形擋狀、岡顏色像等特線性像；溫度匙傳感霸器相當(dāng)渠于人久的皮表膚，慎機(jī)器歇人通雞過它棋感知滑環(huán)境鍵溫度梨的變構(gòu)化；澤移動鋒機(jī)器喊人在岡工作費(fèi)時，牧采用距離夠傳感僵器檢測慘障礙焦物的跌位置薯，告丘訴機(jī)秩器人暖及時池躲避逮，確胞保工錦作安豈全。衫利用章這些裁信息湖可以悼構(gòu)成治一個增大的帶反饋左回路鏟，從遞而將賺大大工提高削機(jī)器舍人的至工作壓精度敬。傳感剃器的桂優(yōu)劣彈是機(jī)都器人立技術(shù)膝進(jìn)步剃的關(guān)帆鍵，何實現(xiàn)垂未來受的高伐智能竹機(jī)器氏人，洋一定心要依挎賴于丑傳感肢器技壘術(shù)的禿提高卡。13機(jī)器味人的貼控制抓是由從一臺給或多柄臺微芒型計史算機(jī)逝完成侍的。單片怕機(jī)是頓指集訓(xùn)成在鏈一塊芯片上的筍完整犧計算友機(jī)系統(tǒng)。盡管見他的略大部鉤分功膊能集歇成在猴一塊獻(xiàn)小芯糊片上游，但水是它佳具有枕一個她完整搜計算答機(jī)所削需要饅的大瞎部分薄部件出：CP爬U、內(nèi)存、內(nèi)職部和感外部總線系統(tǒng)所，目鑼前大威部分潑還會緒具有膊外存估。同時溝還集始成有通訊嶄接口、定時圖器，時鐘等外舞圍設(shè)油備?，F(xiàn)在殘最強(qiáng)越大的刮單片給機(jī)系弊統(tǒng)甚林至可可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、輸入竭輸出菠系統(tǒng)集成撈在一煮塊芯念片上傻。（三巖）大嬌腦部拴分14單片克機(jī)也靈被稱仁為微控循制器（Mi鴨cr叔oc禮on饑tr鋤ol室le晶r），楊是因爺為它談最早壞被用駛在工病業(yè)控畝制領(lǐng)墊域。單片脾機(jī)由巨芯片紫內(nèi)僅津有CP通U的專暴用處理肚器發(fā)展錢而來鈴。最早能的設(shè)逃計理兼念是擇通過求將大帖量外侵圍設(shè)凝備和CP本U集成板在一艦個芯肥片中暫，使撈計算小機(jī)系乞統(tǒng)更綢小，怕更容杏易集說成進(jìn)梳復(fù)雜咳的而診對體棋積要秧求嚴(yán)震格的挪控制泄設(shè)備丟當(dāng)中述。IN艘TE吐L的Z8檔0是最洗早按牌照這泡種思爹想設(shè)市計出逃的處拍理器性，從胞此以郊后，助單片軟機(jī)和讀專用繼處理心器的昨發(fā)展歲便分舅道揚(yáng)齊鑣。15C5幼1單片瞇機(jī)MC姜S5湯1是美睜國IN旦TE肉L公司前生成敘的一團(tuán)系列領(lǐng)單片噴機(jī)的朝總稱置。包括80植31、87膀51等。效其中80晶51是最控典型滔的一草種，踏亦稱MC翁S5守1系列農(nóng)單片唇機(jī)。以80宿51為內(nèi)撫核發(fā)攻展起陽來一塊種AT搞89健C5循1（簡初稱C5兼1），其改綿進(jìn)型有是AT建89膝S5管2，這禾是一引種高性侄能、摧低功窗耗的8位單霞片機(jī)嚴(yán)；內(nèi)含8K字節(jié)屆可編芒程系井統(tǒng)IS蠢P；可反挖復(fù)擦保鞋10郵00次的FL腐AS速H只讀伍程序聰存儲掛器；兼容嚼標(biāo)準(zhǔn)MC誰S指令托系統(tǒng)慰及其漠引腳縱結(jié)構(gòu)挎。本課孝程學(xué)篇習(xí)的柄教育服機(jī)器躲人使昆用的材就是AT胖89冬S5戚2單片賣機(jī)。16機(jī)器欄人控酷制系焦統(tǒng)有板兩種怒方式一種累是集中隸式控基制，即房誠機(jī)器昂人的秒全部膠控制唱由一邁臺微兇型計紀(jì)算機(jī)攏完成腫。另一咐種是分散抽（級殘）控糕制，即慣采用嗎多臺口微機(jī)籠來分婦擔(dān)機(jī)胖器人貫的控尤制，佩如當(dāng)串采用隙上、錄下兩俘級微辱機(jī)共礙同完誘成機(jī)踏器人新的控吃制時葡，主赤機(jī)常枝用于標(biāo)負(fù)責(zé)擁系統(tǒng)雕的管筐理、抽通訊棋、運(yùn)扔動學(xué)咽和動棉力學(xué)延計算測，并巴向下量級微互機(jī)發(fā)澇送指部令信窮息；除作為枯下級支從機(jī)蘆，各繭關(guān)節(jié)嘗分別父對應(yīng)響一個CP辜U，進(jìn)腔行插淹補(bǔ)運(yùn)捐算和深伺服環(huán)控制職處理湖，實幅現(xiàn)給憶定的魂運(yùn)動程，并賽向主習(xí)機(jī)反討?zhàn)佇帕阆?。根?jù)煙作業(yè)頁任務(wù)半要求魂的不狡同，鞭機(jī)器鞏人的表控制錦方式撇又可灘分為做點位插控制乘、連扭續(xù)軌嗓跡控樸制和怨力（方力矩倍）控室制。（四耕）控久制部慘分17工業(yè)忘機(jī)器雄人電差動伺債服系兄統(tǒng)的覺一般賊結(jié)構(gòu)朱為三守個閉抱環(huán)控墨制，姐即電盤流環(huán)企、速杜度環(huán)閉和位階置環(huán)就。目前健國外華許多光電動毀機(jī)生洞產(chǎn)廠埋家均礎(chǔ)開發(fā)痰出與工交流臥伺服類電動路機(jī)相群適配家的驅(qū)狡動產(chǎn)敏品，珠用戶鞭根據(jù)貪自己敗所需恩功能遠(yuǎn)側(cè)重索不同從而選柱擇不夢同的幻玉伺服脅控制駝方式賓，一納般情填況下姓，交諸流伺杯服驅(qū)怖動器捧，可竹通過翁對其楊內(nèi)部稈功能磚參數(shù)均進(jìn)行噴人工監(jiān)設(shè)定廉而實荷現(xiàn)以昨下功貌能：1．位淹置控滲制方跪式；2．速鋒度控膛制方交式；3．轉(zhuǎn)去矩控驢制方隨式；184．位傍置、敗速度梢混合心方式賭；5．位制置、