(35)-機(jī)器人課程總結(jié)機(jī)器人通用技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人課程總結(jié)一、機(jī)械結(jié)構(gòu)二、伺服驅(qū)動(dòng)三、傳感器四、機(jī)器人控制技術(shù)五、軌跡規(guī)劃與編程硬件技術(shù)軟件技術(shù)1一、機(jī)械結(jié)構(gòu)直角坐標(biāo)型圓柱坐標(biāo)型極坐標(biāo)型關(guān)節(jié)型SCARA型六自由度的關(guān)節(jié)型應(yīng)用最廣泛五種類型2

L軸為肩關(guān)節(jié)：交流伺服電機(jī)---諧波齒輪減速器---大臂相對于腰部擺動(dòng)。U軸為肘關(guān)節(jié)：交流伺服電機(jī)---RV擺線針輪傳動(dòng)減速器---小臂相對于大臂擺動(dòng)。

S軸為腰關(guān)節(jié)：交流伺服電機(jī)---RV擺線針輪傳動(dòng)減速器---機(jī)身回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。6DOF機(jī)器人的機(jī)身、臂部、手腕的典型結(jié)構(gòu)3

主要用于噴涂作業(yè)應(yīng)用的最多4J4、J5和J6:3軸軸線相交于一點(diǎn)；J2軸線前置；J3和J4軸線十字垂直，而不是平行，因J4軸電機(jī)要盡量后移?？偨Y(jié)：目前各大工業(yè)機(jī)器人廠商提供的6軸關(guān)節(jié)機(jī)器人結(jié)構(gòu)從外觀上看大同小異，相差不大，從本質(zhì)上來說，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該都是一致的，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：J1、J2和J3：3個(gè)基本軸---位置J4、J5和J6：3個(gè)輔助軸---姿態(tài)J1、J4和J6：3個(gè)回轉(zhuǎn)軸J2、J3和J5：3個(gè)擺動(dòng)軸5液壓驅(qū)動(dòng)氣壓驅(qū)動(dòng)電氣驅(qū)動(dòng)3種基本類型二、關(guān)節(jié)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)

步進(jìn)電機(jī)（SteppingMotor）直流伺服電機(jī)（DCServoMotor）

交流伺服電機(jī)（ACServoMotor6交流伺服電機(jī)+諧波齒輪減速器

RV(Rot-Vector)擺線針輪傳動(dòng)減速器最廣泛7單關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)----半閉環(huán)系統(tǒng)半閉環(huán)系統(tǒng)：其測量反饋信號是從驅(qū)動(dòng)裝置（常用伺服電機(jī)）或從傳動(dòng)中端引出的，間接測量運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)量。誤差補(bǔ)償消除傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床中廣泛應(yīng)用。8三、傳感器技術(shù)光電編碼器/Encoder旋轉(zhuǎn)編碼器絕對式編碼器/absoluteencoder增量式編碼器/increasingencoder9增量式編碼器光源：A相、B相、C相（Z）沿碼盤的徑向均勻刻上透明和不透明的狹縫。組成：多路光源、光敏元件、碼盤。其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減需借助后部的判向電路和計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。每轉(zhuǎn)過一個(gè)單位，編碼器就輸出一個(gè)脈沖，故稱之為增量式。10由電池記憶而成為“絕對值”的，而并非每個(gè)位置有一一對應(yīng)的代碼表示，因此也稱為偽絕對值編碼器。

如何解決增量式編碼器斷電不能記憶問題？答案：增加后備電池----偽絕對值編碼器11微硅陀螺儀微硅陀螺儀（Micro-silicongyroscope）是一種新型的電子式陀螺儀（角速度傳感器），可以檢測移動(dòng)平臺繞車軸傾斜的角速度。用微硅陀螺儀和電子傾角傳感器的組合構(gòu)成姿態(tài)傳感器，來檢測機(jī)器人行走過程中的運(yùn)行姿態(tài)，在步行機(jī)器人、平行雙輪電動(dòng)車等方面得到了廣闊的應(yīng)用。12六維力覺傳感器電阻應(yīng)變片式6維力和力矩傳感器13視覺傳感器14四、機(jī)器人控制技術(shù)15機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（與一般自動(dòng)化設(shè)備比較）機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程式M(q)----慣性矩陣；

----離心力和科氏力的向量；B-----粘性摩擦系數(shù)矩陣；G(q)---重力項(xiàng)的向量；

----關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力向量。式中16圖基于關(guān)節(jié)坐標(biāo)的伺服控制系統(tǒng)框圖17作為一種簡單的線性PD控制規(guī)律可表示為q(t)：關(guān)節(jié)角控制變量，

：關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力，

KP為位置反饋增益矩陣，KP=diag(kpi)，其中kpi為第i軸的位置反饋增益；KV為速度反饋增益矩陣，KV=diag(kvi)，其中kvi為第i軸的速度反饋增益；G(q)為重力項(xiàng)補(bǔ)償。

18這種控制方式稱為局部線性PD反饋控制，對于非線性多變量的機(jī)器人動(dòng)態(tài)性而言，可以證明該控制方法是有效的，其閉環(huán)系統(tǒng)的平衡點(diǎn)qd達(dá)到漸進(jìn)穩(wěn)定。即當(dāng)即經(jīng)過無限長的時(shí)間，保證關(guān)節(jié)角度收斂于各自的目標(biāo)值(globalasymptoticstability)，機(jī)器人末端也收斂于位置目標(biāo)。對工業(yè)機(jī)器人而言，多數(shù)情況下用該種控制方法已足夠。如MOTOMAN系列機(jī)器人重復(fù)定位精度為±0.03mm。這種關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)把每一個(gè)關(guān)節(jié)作為單純的單輸入單輸出系統(tǒng)來處理，所以結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)在的工業(yè)機(jī)器人大部分都由這種關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)來控制。19對于CP控制問題，即關(guān)節(jié)角目標(biāo)值隨著時(shí)間變化。這時(shí)機(jī)器人末端的目標(biāo)位置是隨著時(shí)間變化的位置目標(biāo)軌跡Xd(t)

，相應(yīng)的關(guān)節(jié)角目標(biāo)值也成為隨著時(shí)間變化的角度目標(biāo)軌跡qd(t)，此時(shí)描述機(jī)器人全部關(guān)節(jié)的伺服控制系統(tǒng)為：式稱為軌跡追蹤控制（TrajectoryTrackingControl）的力矩方程式。20機(jī)器人空間位置、姿態(tài)的計(jì)算機(jī)器人位姿、速度、靜力計(jì)算----理論推導(dǎo)部分位置姿態(tài)齊次坐標(biāo)變換矩陣Ti的計(jì)算按D-H參數(shù)法進(jìn)行。運(yùn)動(dòng)學(xué)問題21關(guān)節(jié)速度、靜力的求解221.示教方式編程示教編成是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，它是目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人的編程方式。

2．機(jī)器人語言編程3．離線編程五、軌跡規(guī)劃與編程編程方式23軌跡規(guī)劃關(guān)節(jié)空間法直角坐標(biāo)空間法

三次多項(xiàng)式插值過路徑點(diǎn)的三次多項(xiàng)式插值

五次多項(xiàng)式插值

用拋物線過渡的線性插值

。。。。等擬合成光滑函數(shù)的方法擬合成光滑函數(shù)的方法？擬合成光滑函數(shù)24直角坐標(biāo)空間軌跡規(guī)劃的過程直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)是直角坐標(biāo)系下兩種基本插補(bǔ)算法。25關(guān)節(jié)空間規(guī)劃僅能保證末端操作器從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)，不能對兩點(diǎn)之間的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行控制，所以這種規(guī)劃方法僅適用于PTP作業(yè)的規(guī)矩規(guī)劃。機(jī)器人關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃指令MOVEJ