機(jī)器人學(xué)三定律

1、機(jī)器人學(xué)三定律1， 機(jī)器人不得傷害人或由于故障而使人遭受不幸；也不得見(jiàn)人受到傷害而袖手旁觀2， 機(jī)器人應(yīng)執(zhí)行人們所下達(dá)的指令，除非這些指令與第一定律相矛盾； 3，機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己的生存，只要這種防護(hù)行為不與第一或第二定律相矛盾。 機(jī)器人研究領(lǐng)域 ,1、傳感器與感知系統(tǒng)2 .驅(qū)動(dòng)、建模與控制3 自動(dòng)規(guī)劃與調(diào)度4. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)機(jī)器人分類(lèi) 按技術(shù)級(jí)別分： 第一代工業(yè)機(jī)器人：主要是示教再現(xiàn)控制的操作機(jī)器人。 第二代工業(yè)機(jī)器人：具有感受功能的工業(yè)機(jī)器人。包括具有光覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)、聲 覺(jué)等。第三代工業(yè)機(jī)器人：指智能化的高級(jí)機(jī)器人。按坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)分： 直角坐標(biāo)型：只具有移動(dòng)關(guān)節(jié)。 圓柱坐標(biāo)型：具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)

2、節(jié)、其余為移動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人。 球坐標(biāo)型：具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)、其余為移動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人。 關(guān)節(jié)型：具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人。按受控方式分： 點(diǎn)位控制型、連續(xù)控制型 按驅(qū)動(dòng)方式分液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)等2.1 相關(guān)術(shù)語(yǔ)1關(guān)節(jié)(Joint):即運(yùn)動(dòng)副，允許機(jī)器人手臂各零件之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。2、連桿( Link )：機(jī)器人手臂上被相鄰兩關(guān)節(jié)分開(kāi)的部分。3、剛度(Stiffness):機(jī)身或臂部在外力作用下抵抗變形的能力。它是用外力和在外力作用 方向上的變形量(位移)之比來(lái)度量。4、自由度( Degree of freedom) ：或者稱(chēng)坐標(biāo)軸數(shù)，是指描述物體運(yùn)動(dòng)所需要的獨(dú)立坐標(biāo) 數(shù)。手指的開(kāi)、

3、合，以及手指關(guān)節(jié)的自由度一般不包括在內(nèi)。5、工作速度：指機(jī)器人在工作載荷下，勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械接口中心或工具中心點(diǎn)在單 位時(shí)間內(nèi)所移動(dòng)的距離或轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。6、工作載荷：機(jī)器人在規(guī)定的性能范圍內(nèi)，機(jī)械接口處能承受的最大負(fù)載量(包括手部) 用質(zhì)量、力矩、慣性矩來(lái)表示。7、定位精度(Positioning accuracy):指機(jī)器人末端參考點(diǎn)實(shí)際到達(dá)的位置與所需要到達(dá)的 理想位置之間的差距。8重復(fù)性(Repeatability)或重復(fù)精度：在相同的位置指令下，機(jī)器人若干次運(yùn)動(dòng)軌跡之間的誤差度量，如果機(jī)器人重復(fù)執(zhí)行某位置給定指令，他每次走過(guò)的距離并不相同，而是 在某一平均值附近變化，該平均值代表精

4、度，而變化的幅度代表重復(fù)精度。9、工作空間(Working space):機(jī)器人手腕參考點(diǎn)或末端操作器安裝點(diǎn)(不包括末端操作 器)所能到達(dá)的所有空間區(qū)域，一般不包括末端操作器本身所能到達(dá)的區(qū)域。運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖H9j-it vffrnsmvit簡(jiǎn)單地說(shuō)，機(jī)器人的原理就是模仿人的各種肢體 m度，機(jī)器人可以通過(guò)如下四種方式來(lái)達(dá)到這一手把手”兩種方式教機(jī)械手如何動(dòng)作，控制器將 示教過(guò)程記憶下來(lái)，然后機(jī)器人就按照記憶周而復(fù)始地重復(fù)示教動(dòng)作，如噴涂機(jī)器人。1- !： . I r-j!肇2、可編程控制”方式：工作人員事先根據(jù)機(jī)器人的工作任務(wù)和運(yùn)動(dòng)軌跡編制控制程序，然 后將控制程序輸入給機(jī)器人的控制器，起動(dòng)控制程序

5、，機(jī)器人就按照程序所規(guī)定的動(dòng)作一步一步地去完成，如果任務(wù)變更，只要修改或重新編寫(xiě)控制程序，非常靈活方便。大多數(shù)工業(yè) 機(jī)器人都是按照前兩種方式工作的。3、遙控”方式：由人用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)遙控器控制機(jī)器人在人難以到達(dá)或危險(xiǎn)的場(chǎng)所完成某項(xiàng) 任務(wù)。如防暴排險(xiǎn)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、在有核輻射和化學(xué)污染環(huán)境工作的機(jī)器人等。4、自主控制”方式：是機(jī)器人控制中最高級(jí)、最復(fù)雜的控制方式，它要求機(jī)器人在復(fù)雜的 非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中具有識(shí)別環(huán)境和自主決策能力，也就是要具有人的某些智能行為?？刂疲–ontrol ）示教-再現(xiàn) 即分為示教-存儲(chǔ)-再現(xiàn) -操作四步進(jìn)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

6、。存儲(chǔ)：保存示教信息。再現(xiàn)：根據(jù)需要，讀出存儲(chǔ)的示教信息向機(jī)器人發(fā)出重復(fù)動(dòng)作的命令。位置控制1點(diǎn)位控制一PTP :只考慮起始點(diǎn)和目的點(diǎn)的位置，而不考慮兩點(diǎn)之間的移動(dòng)路徑的控制 方式，適用于上下料、點(diǎn)焊、搬運(yùn)等；2、連續(xù)路徑控制-CP :不但要求機(jī)器人以一定的精度到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，而且對(duì)其移動(dòng)的軌跡形 式有一定精度范圍的要求。什么是控制簡(jiǎn)單地說(shuō)，控制就是為了達(dá)到一定目的而實(shí)行的適當(dāng)操作。超聲波傳感器主要用途：（1）實(shí)時(shí)地檢測(cè)自身所處空間的位置，用以進(jìn)行自定位；（2）實(shí)時(shí)地檢測(cè)障礙物，為行動(dòng)決策提供依據(jù)；（3）檢測(cè)目標(biāo)姿態(tài)以及進(jìn)行簡(jiǎn)單形體的識(shí)別；（4）用于導(dǎo)航目標(biāo)跟蹤。 氣動(dòng)馬達(dá)的特點(diǎn)和應(yīng)用工作安全，具

7、有防爆性能，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng) ; 可長(zhǎng)期滿(mǎn)載工作，而溫升較小 ;功率范圍及轉(zhuǎn)速范圍均較寬 ; 具有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)、停止迅速 ; 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱方便，維修容易，成本低 ; 但是，速度穩(wěn)定性差。輸出功率小，效率低，耗氣量大，噪聲大，容易產(chǎn)生振動(dòng) 主要應(yīng)用于礦山機(jī)械、專(zhuān)業(yè)性的機(jī)械制造、油田、化工、造紙、煉鋼、船舶、航空、 工程機(jī)械等行業(yè)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理與特點(diǎn)原理： 步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理 ,將脈沖信號(hào) 轉(zhuǎn)換成線(xiàn)位移或角位移的電機(jī)。每來(lái)一個(gè)電 脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移動(dòng)一小段距離。特點(diǎn)： （1）來(lái)一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。（2）控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。（3）改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)

8、動(dòng)方向。（4）角位移量或線(xiàn)位移量與電脈沖數(shù)成正比.步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。 步進(jìn)電機(jī)有如下特點(diǎn)：給步進(jìn)脈沖電機(jī)就轉(zhuǎn)，不給步進(jìn)脈沖電機(jī)就不轉(zhuǎn)； 步進(jìn)脈沖頻率高，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)得快；步進(jìn)脈沖頻率低，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)得就慢； 改變各相的通電方式（叫脈沖分配）可以改變步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行方式； 改變通電順序，可以控制步進(jìn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn) 。產(chǎn)生步進(jìn)脈沖的子程序。SUB：SETB P3 0SETBP30 ;保證輸出高電平的時(shí)間 >5卩SETBP30CLRP30;變?yōu)榈碗娖組OVR7，30HLOOP：NOP;軟件延時(shí)程序：NOP；基本延時(shí)（10卩SX時(shí)間常數(shù)）NOPsDJNZ

9、 R7,LOOPRET時(shí)間常數(shù)事先可裝入30H 單元，改變 30H 單元的內(nèi)容就可改變延時(shí)長(zhǎng)短P3.0輸出脈沖波形 為什么步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路采用光電隔離？步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路工作在較大脈沖電流狀態(tài)， 采用光電耦合器將單片機(jī)與步進(jìn)電 機(jī)隔離可以避免單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)功率回路的共地干擾，此外， 萬(wàn)一驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生故障。 也不致讓功放中較高的電壓串入單片機(jī)而使其損壞。怎樣用軟件完成脈沖分配呢？所謂脈沖分配就是用軟件改變 P1 口低三位的輸出值，進(jìn)而達(dá)到控制三相繞組的通電順序和通電方式之目的。在控制字間也應(yīng)加入軟件延時(shí)來(lái)保證一定的時(shí)間間隔。假定要求時(shí)間間隔為1ms，控制電機(jī)按三相三拍正轉(zhuǎn)的程序是：ZHEN：MOVP1，01H； A 相通電ACALLD1MSMOVP1，02H； B 相通電ACALLD1MSMOVP1， 40H；C 相通電ACALLD1MSRETD1MS ：MOVR7，64H；延時(shí) 1ms 子程序D1MS1:NOP；2卩sNOP；2卩sNOP；2卩sDJNZR7，D1MSl；4卩sRET