機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用 課件 第9章 機(jī)器人應(yīng)用

機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用Fundamentalsandapplicationsofrobotics第九章:機(jī)器人應(yīng)用29.1機(jī)器人應(yīng)用概述9.2工業(yè)機(jī)器人9.3服務(wù)機(jī)器人9.4特種機(jī)器人目錄3隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷革新，在確保安全、經(jīng)濟(jì)、有效、高質(zhì)的前提下，需要?jiǎng)?chuàng)造與總結(jié)新的經(jīng)驗(yàn)，包括在各種產(chǎn)業(yè)部門(mén)批量使用機(jī)器人的經(jīng)驗(yàn)。目前，機(jī)器人除了在工業(yè)領(lǐng)域外，還在醫(yī)療康復(fù)、海空探索和軍事等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。本章將以工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人為例，說(shuō)明機(jī)器人的應(yīng)用。9.1機(jī)器人應(yīng)用概述4現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用于汽車行業(yè)機(jī)電行業(yè)建筑業(yè)金屬加工鑄造等其它輕重型工業(yè)部門(mén)。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用可分為四個(gè)方面：材料加工零件制造產(chǎn)品檢驗(yàn)和裝配。9.2工業(yè)機(jī)器人59.2工業(yè)機(jī)器人9.2.1焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人(weldingrobot)是工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用領(lǐng)域最廣的機(jī)器人，約占工業(yè)機(jī)器人總數(shù)的25%。常用的焊接機(jī)器人有點(diǎn)焊機(jī)器人和弧焊機(jī)器人。69.2工業(yè)機(jī)器人焊接機(jī)器人由機(jī)械本體、控制柜和焊接電源等組成。工作原理:焊接機(jī)器人采用可編程的控制方式，工作人員事先根據(jù)工作任務(wù)和運(yùn)動(dòng)軌跡編制控制程序，并將其輸入到控制器中，機(jī)器人則會(huì)按照指令復(fù)現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)軌跡。焊接機(jī)器人整體79.2工業(yè)機(jī)器人許多新一代焊接機(jī)器人采用視覺(jué)方法對(duì)焊縫進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)跟蹤，使自動(dòng)化程度和焊接質(zhì)量達(dá)到更高的水平。89.2工業(yè)機(jī)器人9.2.2搬運(yùn)機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人(handlingrobot)是可進(jìn)行自動(dòng)化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。常用的搬運(yùn)機(jī)器人有龍門(mén)式搬運(yùn)機(jī)器人、懸臂式搬運(yùn)機(jī)器人、側(cè)壁式搬運(yùn)機(jī)器人、擺臂式搬運(yùn)機(jī)器人和關(guān)節(jié)式搬運(yùn)機(jī)器人等(a)龍門(mén)式機(jī)器人

(b)懸掛式機(jī)器人(c)擺臂式機(jī)器人

(d)關(guān)節(jié)式機(jī)器人99.2工業(yè)機(jī)器人由視覺(jué)、機(jī)器人和監(jiān)控三個(gè)子系統(tǒng)組成。工作原理:通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)，測(cè)定傳送帶上零件的方向和位置，將零件抓放至合適的位置。視覺(jué)搬運(yùn)機(jī)器人—CONSIGHT109.2工業(yè)機(jī)器人9.2.3噴涂機(jī)器人噴涂機(jī)器人(sprayrobot)是可進(jìn)行自動(dòng)噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機(jī)器人。119.2工業(yè)機(jī)器人焊接機(jī)器人由機(jī)器人本體、噴涂機(jī)、控制器等組成。工作原理:噴漆機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，多采用5或6個(gè)自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，手臂有較大的運(yùn)動(dòng)空間，并可做復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)，其腕部一般有2至3個(gè)自由度，可靈活運(yùn)動(dòng)噴涂機(jī)器人系統(tǒng)129.2工業(yè)機(jī)器人PJ-I噴涂機(jī)器人是國(guó)內(nèi)研制的最早噴涂機(jī)器人之一，由操作器、油源和控制裝置組成。工作模式分為示教和再現(xiàn)兩個(gè)過(guò)程。PJ-I裝配圖139.2工業(yè)機(jī)器人9.2.4檢修機(jī)器人檢修機(jī)器人(maintenanceandinspectionrobot)用于一些危險(xiǎn)和工人不方便作業(yè)的場(chǎng)合(高空作業(yè)、管道等)。(c)管道檢修機(jī)器人14服務(wù)機(jī)器人組成部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)感知系統(tǒng)控制系統(tǒng)服務(wù)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)自主移動(dòng)技術(shù)感知技術(shù)人機(jī)交互9.3服務(wù)機(jī)器人159.3服務(wù)機(jī)器人9.3.1手術(shù)機(jī)器人手術(shù)機(jī)器人(surgicalrobot)被稱為刀尖上的科技。借助機(jī)械臂、控制臺(tái)和成像系統(tǒng)，協(xié)助醫(yī)生以微創(chuàng)手術(shù)的形式進(jìn)行準(zhǔn)確控制，完成復(fù)雜的手術(shù)。(a)骨科手術(shù)機(jī)器人

(b)神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人

手術(shù)機(jī)器人169.3服務(wù)機(jī)器人達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人是世界上僅有的、可正式在腹腔手術(shù)中使用的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)，也是目前最復(fù)雜和最昂貴的外科手術(shù)系統(tǒng)之一。術(shù)者通過(guò)手術(shù)臺(tái)車上仿真機(jī)械臂、聲控、手控或踏板完成各項(xiàng)手術(shù)操作。PJ-I裝配圖179.3服務(wù)機(jī)器人康復(fù)機(jī)器人(rehabilitationrobot)幫助殘疾人解決生活中活動(dòng)困難的一種機(jī)器人。(a)上肢康復(fù)機(jī)器人(b)下肢康復(fù)機(jī)器人康復(fù)機(jī)器人康復(fù)機(jī)器人可劃分為：康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人和輔助型康復(fù)機(jī)器人。驅(qū)動(dòng)方式有電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、油液驅(qū)動(dòng)和氣動(dòng)肌肉等9.3.2康復(fù)機(jī)器人189.3服務(wù)機(jī)器人肌電接口技術(shù)，通過(guò)對(duì)肌電圖的檢測(cè)，人們可以做出肌疲勞性、重癥肌無(wú)力、肌強(qiáng)直、肌萎縮等各種肌病的臨床診斷；同時(shí)，還可以利用人體表面肌電的某些特征進(jìn)行識(shí)別來(lái)驅(qū)動(dòng)康復(fù)設(shè)備的動(dòng)作。肌電接口技術(shù)199.3服務(wù)機(jī)器人BCI技術(shù)BCI關(guān)鍵技術(shù)包含信號(hào)采集、特征提取、信號(hào)分類和生物反饋。大腦在進(jìn)行活動(dòng)時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞將產(chǎn)生微電活動(dòng)傳到頭皮表層形成腦電波(EEG)，通過(guò)檢測(cè)、信號(hào)處理辨析出人的意圖，隨后將其轉(zhuǎn)換為控制命令，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的控制和與外界的交流。209.3服務(wù)機(jī)器人教育機(jī)器人(educationalrobot)應(yīng)用在教育領(lǐng)域，成本較低、安全性比較高，整體的性價(jià)比比較好，在使用的過(guò)程中開(kāi)放性比較好。(a)樂(lè)高機(jī)器人(b)BIOLOID機(jī)器人教育機(jī)器人9.3.3教育機(jī)器人219.3服務(wù)機(jī)器人教育機(jī)器人應(yīng)用外國(guó)的學(xué)者運(yùn)用語(yǔ)音識(shí)別、口語(yǔ)理解、會(huì)話管理、情感表達(dá)等技術(shù)設(shè)計(jì)了Mero機(jī)器人和EngKey口語(yǔ)教育機(jī)器人并投入使用。229.4特種機(jī)器人特種機(jī)器人(specialrobot)是指應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域，一般由經(jīng)過(guò)專門(mén)培訓(xùn)的人員操作或使用的，輔助或代替人執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器人。具有靈活性、機(jī)動(dòng)性，可代替人完成重復(fù)、繁瑣或危險(xiǎn)的勞動(dòng)，已廣泛應(yīng)用于消防、軍用、海洋探索等領(lǐng)域。239.4特種機(jī)器人9.4.1水下機(jī)器人水下機(jī)器人(underwaterrobot)是工作于水下的極限作業(yè)機(jī)器人，能潛入水中代替人完成某些操作，又稱潛水器。主要于在海上救援、石油開(kāi)發(fā)、地貌勘察、科研、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水下船體檢修清潔、潛水娛樂(lè)、城市管道檢測(cè)等領(lǐng)域。奮斗者號(hào)載人潛水器

249.4特種機(jī)器人水下機(jī)器人根據(jù)不同的特征，可分為：浮游式水下機(jī)器人、步行式水下機(jī)器人、移動(dòng)式水下機(jī)器人。(a)浮游式水下機(jī)器人

(b)步行式水下機(jī)器人

(c)移動(dòng)式水下機(jī)器人259.4特種機(jī)器人9.4.2空間機(jī)器人空間機(jī)器人是指能在宇宙空間作業(yè)的機(jī)器人，近年來(lái)隨著智能機(jī)器人的發(fā)展與研究，其已成為新的研究領(lǐng)域，是空間開(kāi)發(fā)的重要組成部分。主要任務(wù)：(1)先驅(qū)勘探；(2)能量補(bǔ)給；(3)功能服務(wù)；(4)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。特點(diǎn)：體積比較小；重量比較輕；抗干擾能力比較強(qiáng)；智能程度比較高；功能全；耗能低；工作壽命長(zhǎng)；可靠性高。269.4特種機(jī)器人空間機(jī)器人按用途可以分為：艙內(nèi)/外服務(wù)機(jī)器人、星球探測(cè)機(jī)器人、自由飛行機(jī)器人。(a)航天飛機(jī)遙操作臂(b)“海盜號(hào)”火星探測(cè)器(c)“軌道快車”項(xiàng)目279.4特種機(jī)器人9.4.3軍用機(jī)器人軍用機(jī)器人是一種用于完成以往由人員承擔(dān)的軍事任務(wù)的自主式、半自主式或人工遙控的機(jī)械電子裝置。目標(biāo)：完成預(yù)定的技術(shù)或戰(zhàn)略任務(wù)(a)地面軍用機(jī)器人

(b)核潛艇(c)軍用微型無(wú)人機(jī)289.4特種機(jī)器人9.4.4消防機(jī)器人消防機(jī)器人作為特種機(jī)器人的一種，廣泛的應(yīng)用于消防救援當(dāng)中。作用：代替消防