機器人基本概念

1、ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,第二講機器人學(xué)基本概念,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,第二講機器人學(xué)基本概念,機器人學(xué)機器人償還期理論機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)機器人自由度、圖形符號與典型機器人的自由度布置形式機械誤差、精度、定位精度（空間分辨度）與重復(fù)定位精度主從控制與示教再現(xiàn)機器人機械系統(tǒng)與其它機械系統(tǒng)的區(qū)別機器人的控制系統(tǒng)與一般自動化控制系統(tǒng)

2、的區(qū)別人工智能的爭論及其對機器人學(xué)的影響,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-機器人學(xué),機器人學(xué)是一個多學(xué)科的交叉的高技術(shù)領(lǐng)域,包含機器人理論和和機器人技術(shù)。機器人理論：（1）機器人基礎(chǔ)理論與方法：機構(gòu)分析與綜合、運動學(xué)和動力學(xué)建模、作業(yè)與運動規(guī)劃、優(yōu)化設(shè)計、控制和智能。（2）機器人仿生學(xué)：仿生運動和動力學(xué)、仿生機構(gòu)學(xué)、仿生感知和控制理論、仿生器件設(shè)計和制造。（3）機器人系統(tǒng)理論：多機器人系統(tǒng)理論（例如）、機器人人融合、系統(tǒng)協(xié)調(diào)和交互。（）微機器人學(xué)：微機器人分析

3、、設(shè)計和控制理論等。（）移動操作機器人理論：復(fù)雜多鏈空間機器人機構(gòu)學(xué)、步態(tài)規(guī)劃與穩(wěn)定性、多鏈協(xié)調(diào)與控制。機器人技術(shù)：（1）機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造技術(shù)。（）操作和執(zhí)行技術(shù)；（）檢測與傳感技術(shù)；（）智能技術(shù)；（）實驗和評價技術(shù)；（）人機交互和融合技術(shù)；（）技術(shù)規(guī)范和標準。,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-機器人償還期理論,以機器人及其輔助設(shè)備的初期總投資為一方面，以每年所節(jié)省的勞動費（包括工資和津貼）加上材料費再減去年維修費為另一方面，計算出應(yīng)用機器人能夠在多少年內(nèi)

4、收回成本。簡化公式：（）償還期（年）機器人及其輔助設(shè)備的初期總投資每年所節(jié)省的勞動費（包括工資和津貼）全年維修費,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-機器人償還期理論,詳細計算公式：（）（）（）機器人售價附屬設(shè)備費用工程及安裝費用稅務(wù)信貸材料費用操作維修費用年運行小時數(shù)（天，單班）公司稅率年折舊對于單班、雙班和三班，一般時間是年，年，年與國別區(qū)域有關(guān),ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUnive

5、rsityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu),三大部分六個子系統(tǒng)組成,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu),ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù),工業(yè)機器人的技術(shù)參數(shù)是各工業(yè)機器人制造商在產(chǎn)品供貨時所提供的技術(shù)數(shù)據(jù)。盡管各廠商提供的技術(shù)參數(shù)不完全一樣，工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)、用途

6、等有所不同，且用戶的要求也不同，但工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)一般包括：自由度（DegreesofFreedom）精度（Accuracy）工作范圍（WorkSpace）速度（Speed）承載能力（Payload）,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù),KawasakiRobotics(USA),Inc:FS06L,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTe

7、chnology,機器人學(xué)基本概念-工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù),ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-機器人自由度、圖形符號與典型機器人的自由度布置形式,機器人的自由度是指機器人所具有的獨立坐標軸的運動數(shù)目，一般不包括手爪的開合。（獨立驅(qū)動數(shù)目）一般個，多了叫冗余,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-機械誤差、精度、定位精度（空間分辨度）

8、與重復(fù)定位精度,定位精度（PositioningAccuracy）：是指機器人的手部實際指定位置與目標位置之差。重復(fù)定位精度（RepeatabilityAccuracy）：是指機器人重復(fù)定位其手部于同一目標位置的能力，可以用標準偏差這個統(tǒng)計量來表示，它是衡量一列誤差值的密集度（重復(fù)度）,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-機械誤差、精度、定位精度（空間分辨度）與重復(fù)定位精度,5分,5分,ResearchInstituteofRoboticsandAutomatio

9、n(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-主從控制與示教再現(xiàn),主計算機負責管理和運動解算，從計算機負責驅(qū)動控制的系統(tǒng)?！笆窘淘佻F(xiàn)”方式：它通過“示教盒”或人“手把手”兩種方式教機械手如何動作，控制器將示教過程記憶下來，然后機器人就按照記憶周而復(fù)始地重復(fù)示教動作，如噴涂機器人。eachandlayback示教再現(xiàn)即分為示教存儲再現(xiàn)-操作四步進行。示教：方式有兩種：(1)直接示教手把手；(2)間接示教示教盒控制。存儲：保存示教信息。再現(xiàn)：根據(jù)需要，讀出存儲的示教信息向機器人發(fā)出重復(fù)動作的命令。,ResearchInstituteofRoboticsa

10、ndAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-機器人機械系統(tǒng)與其它機械系統(tǒng)的區(qū)別,機器人速度高、精度高、控制范圍廣，一般速度控制比在：以上。工業(yè)機器人不僅高速運動中突然停止時位置精度高，而且還要精密跟蹤時變的速度與空間軌跡，對加速度和力也要進行高精度的控制。機構(gòu)多為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此剛性差且具有多個固有振動頻率。負載以及各構(gòu)件對各個回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量，隨著機器人的位形而變，其變化幅度很大，一般可達倍。摩擦、傳動間隙、檢測精度等對機器人的高速、高精度的運動制約嚴重。傳統(tǒng)的單體控制方式不能滿足要求。,ResearchInstituteof

11、RoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-機器人的控制系統(tǒng)與一般自動化控制系統(tǒng)的區(qū)別,(1)機器人的控制與機構(gòu)運動學(xué)及動力學(xué)密切相關(guān)。經(jīng)常要求正向運動學(xué)和反向運動學(xué)的解,還要考慮慣性力、外力(包括重力)、哥氏力及向心力的影響。(2)簡單機器人至少要有35個自由度,比較復(fù)雜的機器人有十幾個甚至幾十個自由度。每個自由度包含一個伺服機構(gòu),它們必須協(xié)調(diào)組成一個多變量控制系統(tǒng)。(3)機器人的協(xié)調(diào)控制以及“智能”,只能由計算機來完成。因此,機器人控制系統(tǒng)必須是一個計算機控制系統(tǒng)。(4)描述機器人狀態(tài)和運動的數(shù)學(xué)模型是一個非線性模型,隨著狀態(tài)的變化,參數(shù)也在變化,變量間存在耦合。因此還要利用速度甚至加速度閉環(huán)。(5)機器人的動作往往可以通過不同的方式和路徑來完成,因此存在一個“最優(yōu)”的問題。根據(jù)傳感器和模式識別的方法獲得的工況,自動選擇最佳的控制規(guī)律。,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機器人學(xué)基本概念-人工智能的爭論及其對機器人學(xué)的影響,人工智能的主要學(xué)派：符號主義（symbolicism),又稱邏輯主義，心理學(xué)派或計算機學(xué)派：物理符號系統(tǒng)假設(shè)和有限合理性原理。（數(shù)理邏輯，認知基元是