第1課《機(jī)器人簡(jiǎn)介》ppt課件-信息技術(shù)九下

《機(jī)器人技術(shù)》1機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》機(jī)器人技術(shù)一、機(jī)器人簡(jiǎn)介二、機(jī)器人硬件系統(tǒng)三、機(jī)器人相關(guān)技術(shù)四、機(jī)器人坐標(biāo)系統(tǒng)五、示教再現(xiàn)式編程六、案例實(shí)現(xiàn)《機(jī)器人技術(shù)》機(jī)器人技術(shù)1.1機(jī)器人的定義美國機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA）的機(jī)器人定義：“機(jī)器人是用以搬運(yùn)材料、零件、工具的可編程序的多功能操作器或是通過可改變程序動(dòng)作來完成各種作業(yè)的特殊機(jī)械裝置。”日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（JIRA）的定義：“工業(yè)機(jī)器人是一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器（endeffector）的，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并通過自動(dòng)完成各種移動(dòng)來代替人類勞動(dòng)的通用機(jī)器?！?/p>

1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》1.1機(jī)器人的定義美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）的定義：“機(jī)器人是一種能夠進(jìn)行編程并在自動(dòng)控制下執(zhí)行某些操作和移動(dòng)作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置”。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：“機(jī)器人是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)。”1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》1.1機(jī)器人的定義1、機(jī)器人簡(jiǎn)介

在我國1989年的國標(biāo)草案中，工業(yè)機(jī)器人被定義為：一種自動(dòng)定位控制，可重復(fù)編程的多功能的，多自由度的操作機(jī)。操作機(jī)被定義為：具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，可在空間抓取物體或進(jìn)行其他操作的機(jī)械裝置?！稒C(jī)器人技術(shù)》1）機(jī)器人的動(dòng)作機(jī)構(gòu)具有類似與人或其它生物的某些器官的功能。2）是一種自動(dòng)機(jī)械裝置，可以在無人參與下（獨(dú)立性），自動(dòng)完成多種操作或動(dòng)作功能，即具有通用性?？梢栽倬幊?，程序流程可變，即具有柔性(適應(yīng)性）。3）具有不同程度的智能性，如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)。

一般認(rèn)為機(jī)器人應(yīng)具有的共同點(diǎn)為：1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》金手指考試網(wǎng)/2016年金手指駕駛員考試科目一科目四

元貝駕考網(wǎng)

科目一科目四仿真考試題C1Grammar1.2機(jī)器人的發(fā)展歷史1920年，捷克作家卡雷爾·卡佩克發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的萬能機(jī)器人》?？ㄅ蹇嗽趧”局邪呀菘苏Z“Robota”寫成了“Robot”，引起了大家的廣泛關(guān)注，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。1950年，美國作家埃薩克·阿西莫夫在他的科幻小說《I，Robot》中首次使用了“Robotics”，即“機(jī)器人學(xué)”。1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》阿西莫夫提出了“機(jī)器人三原則”：1機(jī)器人不應(yīng)傷害人類,且在人類受到傷害時(shí)不可袖手旁觀；2機(jī)器人應(yīng)遵守人類的命令，與第一條違背的命令除外；3機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第一條相抵觸者除外。

機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開發(fā)的準(zhǔn)則，阿西莫夫因此被稱為“機(jī)器人學(xué)之父”。1.2機(jī)器人的發(fā)展歷史1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》《機(jī)器人技術(shù)》

1954年美國George．Devol最早提出了工業(yè)機(jī)器人的思想，發(fā)明了一種可編程序的關(guān)節(jié)型搬運(yùn)裝置，該裝置的要點(diǎn)是借助于伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)，這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人。在此基礎(chǔ)上，1958年美國的CONSOLIDATEEL公司制造了第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。1、機(jī)器人簡(jiǎn)介1.2機(jī)器人的發(fā)展歷史

1961年，Unimation公司（通用機(jī)械公司）成立，生產(chǎn)和銷售了第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器“Unimate”，即萬能自動(dòng)之意。

1962年，A.M.F.（機(jī)械與鑄造）公司，研制出一臺(tái)數(shù)控自動(dòng)通用機(jī)，取名“Versatran”，即多用途搬運(yùn)之意，并以“IndustrialRobot”為商品廣告投入市場(chǎng)。計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人，19741978年，第一臺(tái)PUMA機(jī)器人在Unimation公司誕生。

日本、西歐各國、前蘇聯(lián)也相斷引進(jìn)或自行研制工業(yè)機(jī)器人。60～70年代是機(jī)器技術(shù)獲得巨大發(fā)展的階段。1、機(jī)器人簡(jiǎn)介1.2機(jī)器人的發(fā)展歷史《機(jī)器人技術(shù)》《機(jī)器人技術(shù)》

1962年美國AMF公司推出的“VERSTRAN型”和“UNIMATION”公司推出的“UNIMATE”型機(jī)器人，這些工業(yè)機(jī)器人就是早期機(jī)器人的雛形。70年代后，焊接、噴漆機(jī)器人相繼在工業(yè)中得到應(yīng)用和推廣。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、人工智能的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了更為先進(jìn)的可配視覺、觸覺的機(jī)器人。1、機(jī)器人簡(jiǎn)介1.2機(jī)器人的發(fā)展歷史申博申博官網(wǎng)申博sunbet官網(wǎng)80年代，機(jī)器人在發(fā)達(dá)國家的工業(yè)中大量普及應(yīng)用，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配。并向各個(gè)領(lǐng)域拓展，如航天、水下、排險(xiǎn)、核工業(yè)等，機(jī)器人的感知技術(shù)得到相應(yīng)的發(fā)展，產(chǎn)生第二代機(jī)器人。

示教再現(xiàn)式機(jī)器人，19821、機(jī)器人簡(jiǎn)介1.2機(jī)器人的發(fā)展歷史《機(jī)器人技術(shù)》90年代，機(jī)器人技術(shù)在發(fā)達(dá)國家應(yīng)用更為廣泛，如軍用、醫(yī)療、服務(wù)、娛樂等領(lǐng)域，并開始向智能型（第三代）機(jī)器人發(fā)展。多種機(jī)器人：工業(yè)機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、擬人機(jī)器人、特種機(jī)器人等，具有視覺、語音等功能，具有一定智能。1998年：日本30萬臺(tái)，美國8萬臺(tái)，德國7萬臺(tái)1、機(jī)器人簡(jiǎn)介1.2機(jī)器人的發(fā)展歷史《機(jī)器人技術(shù)》《機(jī)器人技術(shù)》

二十世紀(jì)末期，世界各國的工業(yè)尤其是制造業(yè)為達(dá)到提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增加生產(chǎn)產(chǎn)量，主要依靠機(jī)器人，而不是增加就業(yè)人數(shù)。據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）1995年統(tǒng)計(jì)，機(jī)器人的銷售增長(zhǎng)較快，1995年比1994年增長(zhǎng)了22%。1995年到1998年世界機(jī)器人銷售的平均增長(zhǎng)率為19%，到2000年，世界機(jī)器人的安裝總數(shù)增加到了100萬臺(tái)。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，機(jī)器人主要集中在制造業(yè)的焊接、裝配、機(jī)加工、電子、精密機(jī)械等領(lǐng)域。1、機(jī)器人簡(jiǎn)介1.2機(jī)器人的發(fā)展歷史《機(jī)器人技術(shù)》

隨著機(jī)器人的普及應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)也取得較快發(fā)展。21世紀(jì)的制造業(yè)已進(jìn)入一個(gè)新的階段，由面向市場(chǎng)多變生產(chǎn)轉(zhuǎn)向面向顧客生產(chǎn)，敏捷制造企業(yè)（AGIENTENTERPRISE）將是未來企業(yè)的主導(dǎo)模式，以機(jī)器人為核心的可重組的加工和裝配系統(tǒng)，已成為工業(yè)機(jī)器人和敏捷制造業(yè)的重要發(fā)展方向。1、機(jī)器人簡(jiǎn)介1.2機(jī)器人的發(fā)展歷史70年代后期開始研制“七五”“863”工業(yè)機(jī)器人（國產(chǎn)占1/4左右）特種機(jī)器人及智能機(jī)器人水下（1000米，6000米無纜）排險(xiǎn)爬壁管道防核化偵查核工業(yè)用遙控移動(dòng)自動(dòng)導(dǎo)引小車（AGV）步行機(jī)（雙足，四足，六足）地面軍用智能車輛其它（靈巧手，智能手爪，七自由度機(jī)器人等）1999年“863”智能機(jī)器人主題產(chǎn)業(yè)化基地9個(gè)（哈工大、一汽、沈陽自動(dòng)化所、北京自動(dòng)化所、大連華錄、南開大學(xué)、上海交大、上海大學(xué)、兵工58所）1、機(jī)器人簡(jiǎn)介1.3機(jī)器人在我國的發(fā)展及應(yīng)用《機(jī)器人技術(shù)》原中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所所長(zhǎng)已故我國著名戰(zhàn)略科學(xué)家蔣新松院士塑像1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》1.3機(jī)器人在我國的發(fā)展及應(yīng)用1、機(jī)器人簡(jiǎn)介

我國機(jī)器人學(xué)研究雖然起步較晚，但進(jìn)步較快，主要分為四個(gè)階段：70年代為萌芽期，80年代為開發(fā)期，90年代為實(shí)用化期，二十一世紀(jì)將是我國機(jī)器人應(yīng)用的普及期。

90年代后期我國機(jī)器人在電子、家電、汽車、輕工業(yè)等行業(yè)的安裝數(shù)量逐年遞增。特別是近幾年隨著我國加入WTO后國際競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，人民對(duì)商品高質(zhì)量和多樣化的要求普遍提高，生產(chǎn)過程的柔性自動(dòng)化要求日益迫切，汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展帶動(dòng)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的空前繁榮，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2002年機(jī)器人安裝量達(dá)400臺(tái)，相當(dāng)于日本80年代初期的發(fā)展勢(shì)頭，可以說2002年是中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的元年?！稒C(jī)器人技術(shù)》《機(jī)器人技術(shù)》《機(jī)器人技術(shù)》《機(jī)器人技術(shù)》智能機(jī)器人技術(shù)材料感知仿生網(wǎng)絡(luò)微型智能交互前沿技術(shù)探索多機(jī)器人協(xié)調(diào)技術(shù)人－機(jī)器人和諧共存與交互網(wǎng)絡(luò)化與移動(dòng)感知新型機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)仿生運(yùn)動(dòng)與智能控制微納操作技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)仿生與生物機(jī)器人極地科考機(jī)器人助老助殘家庭服務(wù)微制造機(jī)器人裝備核工業(yè)機(jī)器人油氣管道檢測(cè)電力檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)集成應(yīng)用示范我國智能機(jī)器人當(dāng)前主要研究方向1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》1.4機(jī)器人的構(gòu)成1、機(jī)器人簡(jiǎn)介

工業(yè)機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、機(jī)器人本體的伺服機(jī)構(gòu)和機(jī)器人控制部分（控制器、示教盒、再現(xiàn)操作盒）等組成?！稒C(jī)器人技術(shù)》

日本OTC公司的AX-C型機(jī)器人變穩(wěn)壓器(周邊設(shè)備)本體焊接機(jī)(周邊設(shè)備)控制箱1、機(jī)器人簡(jiǎn)介

日本安川公司的NX-100型機(jī)器人《機(jī)器人技術(shù)》

機(jī)器人是一個(gè)機(jī)電一體化的設(shè)備。從控制觀點(diǎn)來看，機(jī)器人系統(tǒng)可以分成四大部分：機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)、感知反饋系統(tǒng)。機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)

基座（固定或移動(dòng)）手部腕部臂部腰部電驅(qū)動(dòng)裝置液壓驅(qū)動(dòng)裝置氣壓驅(qū)動(dòng)裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器1、機(jī)器人簡(jiǎn)介1.4機(jī)器人的構(gòu)成《機(jī)器人技術(shù)》一、執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：手部、腕部、臂部、腰部和基座等。相當(dāng)于人的肢體。二、驅(qū)動(dòng)裝置包括：驅(qū)動(dòng)源、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。相當(dāng)于人的肌肉、筋絡(luò)。三、感知反饋系統(tǒng)包括：內(nèi)部信息傳感器，檢測(cè)位置、速度等信息；外部信息傳感器，檢測(cè)機(jī)器人所處的環(huán)境信息。相當(dāng)于人的感官和神經(jīng)。四、控制系統(tǒng)包括：處理器及關(guān)節(jié)伺服控制器等，進(jìn)行任務(wù)及信息處理，并給出控制信號(hào)。相當(dāng)于人的大腦和小腦。1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》內(nèi)部傳感器（位形檢測(cè)）控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作對(duì)象外部傳感器（環(huán)境檢測(cè)）

1處理器關(guān)節(jié)控制器1、機(jī)器人簡(jiǎn)介1.4機(jī)器人的構(gòu)成《機(jī)器人技術(shù)》1.5機(jī)器人的分類機(jī)器人的種類很多?？梢园打?qū)動(dòng)形式、用途、結(jié)構(gòu)和智能水平等觀點(diǎn)劃分

１、按驅(qū)動(dòng)形式

氣壓驅(qū)動(dòng)

液壓驅(qū)動(dòng)

電驅(qū)動(dòng)

交流伺服驅(qū)動(dòng)

直流伺服驅(qū)動(dòng)

2、按用途劃分（1）工業(yè)機(jī)器人弧焊機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人裝配機(jī)器人噴涂機(jī)器人拋光機(jī)器人1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》（2）特種機(jī)器人空間機(jī)器人

水下機(jī)器人軍用機(jī)器人教學(xué)機(jī)器人

服務(wù)機(jī)器人

醫(yī)用機(jī)器人

排險(xiǎn)救災(zāi)機(jī)器人

固定式移動(dòng)式輪式履帶式足式蛇行1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》3按幾何結(jié)構(gòu)分類：利用機(jī)構(gòu)特性分類。串聯(lián)機(jī)器人：各連桿為串聯(lián)；并聯(lián)機(jī)器人：各連桿為并聯(lián)1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》4、按智能水平劃分分類名稱簡(jiǎn)要解釋人工操作裝置有幾個(gè)自由度，有操作員操縱，能實(shí)現(xiàn)若干預(yù)定的功能。固定順序機(jī)器人按預(yù)定的不變順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作?？勺冺樞驒C(jī)器人按預(yù)定的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。但順序和條件可作適當(dāng)改變。示教再現(xiàn)型機(jī)器人通過手動(dòng)或其它方式，先引導(dǎo)機(jī)器人動(dòng)作，記錄下工作程序，機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。數(shù)控型機(jī)器人不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過數(shù)值、語言等為機(jī)器人提供運(yùn)動(dòng)程序，能進(jìn)行可變程伺服控制。感知型機(jī)器人利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。機(jī)器人對(duì)環(huán)境有一定的適應(yīng)性。智能機(jī)器人機(jī)器人具有感知和理解外部環(huán)境的能力，即使環(huán)境發(fā)生變化，也能夠成功的完成任務(wù)。第一代第二代第三代《機(jī)器人技術(shù)》1、機(jī)器人簡(jiǎn)介5按照串聯(lián)式機(jī)器人操作器的結(jié)構(gòu)分類

1、機(jī)器人簡(jiǎn)介5.1直角坐標(biāo)型機(jī)器人:具有三個(gè)互相垂直的移動(dòng)軸線，通過手臂的上下左右移動(dòng)和前后伸縮構(gòu)成一個(gè)直角坐標(biāo)系。

5.2圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人:機(jī)座上具有一個(gè)水平轉(zhuǎn)臺(tái)，在轉(zhuǎn)臺(tái)上裝有立柱和水平臂，水平臂能上下移動(dòng)和前后伸縮，并能繞立柱旋轉(zhuǎn)，在空間構(gòu)成部分圓柱面?！稒C(jī)器人技術(shù)》直角坐標(biāo)型機(jī)器人

1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人

1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》1、機(jī)器人簡(jiǎn)介5.3極坐標(biāo)型機(jī)器人（球面坐標(biāo)型）:手臂能上下俯仰、前后伸縮，并能繞立柱回轉(zhuǎn)，在空間構(gòu)成部分球面。5.4關(guān)節(jié)坐標(biāo)型機(jī)器人:具有三個(gè)主要回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)：腰回轉(zhuǎn)（關(guān)節(jié)1）、肩回轉(zhuǎn)（關(guān)節(jié)2）和肘回轉(zhuǎn)（關(guān)節(jié)3），另外還有手腕的旋轉(zhuǎn)（關(guān)節(jié)4、6）和彎曲（關(guān)節(jié)5）關(guān)節(jié)?！稒C(jī)器人技術(shù)》

球坐標(biāo)型機(jī)器人1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》關(guān)節(jié)型串聯(lián)機(jī)器人

1、機(jī)器人簡(jiǎn)介《機(jī)器人技術(shù)》1、機(jī)器人簡(jiǎn)介5.5SCARA型水平關(guān)節(jié)機(jī)器人:這種機(jī)器人是日本日立公司生產(chǎn)的其臂部和肘部可繞垂直軸在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，末端工作部分可沿垂直軸上下移動(dòng)。5.6點(diǎn)位控制（PTP）型機(jī)器人:按點(diǎn)位方式進(jìn)行控制的機(jī)器人，在作業(yè)過程中只控制幾個(gè)特定工作點(diǎn)的位置，不對(duì)點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行控制?！稒C(jī)器人技術(shù)》1、機(jī)器人簡(jiǎn)介5.7連續(xù)軌跡控制（CP）型機(jī)器人:按連續(xù)軌跡方式控制的機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)軌跡可以是空間的任意連續(xù)曲線。機(jī)器人的各關(guān)節(jié)同時(shí)做受控運(yùn)動(dòng)。由于要求實(shí)現(xiàn)光滑軌跡運(yùn)動(dòng)，控制計(jì)算機(jī)必須實(shí)時(shí)插補(bǔ)運(yùn)算，因此其速度受到一定的限制。5.8柔性控制（CC）型機(jī)器人:機(jī)器人各關(guān)節(jié)同時(shí)具有位置伺服、速度伺服和力矩伺服多種能力。《機(jī)器人技術(shù)》1.6機(jī)器人本體的選擇方法1、機(jī)器人簡(jiǎn)介1.6.1機(jī)器人類型的選擇:根據(jù)目標(biāo)作業(yè)類型，選擇2~7自由度機(jī)器人。1.6.2手腕的允許載荷:工作時(shí)應(yīng)保證各腕部軸所承受力的扭距和慣量。例如:日本OTC的AX-CMV6機(jī)器人其最大承載能力為6公斤。日本YASKAWA的UP160機(jī)器人其最大承載能力為160公斤。1.6.3動(dòng)作范圍的確定:機(jī)器人的動(dòng)作范圍一般指腕部軸的回轉(zhuǎn)中心（P點(diǎn)）的動(dòng)作范圍?！稒C(jī)器人技術(shù)》1.7機(jī)器人的主要性能參數(shù)1、機(jī)器人簡(jiǎn)介1．安裝形式:包括落地式安裝、墻壁式安裝和倒掛式安裝等幾種；

2．控制軸數(shù):2軸、3軸、4軸、5軸、6軸、7軸等多種；

3．最大有效載荷:根據(jù)手臂承載能力選擇不同載荷能力的機(jī)器人；

4．重復(fù)定位精度:±0.01mm；

《機(jī)器人技術(shù)》1.7機(jī)器人的主要性能參數(shù)1、機(jī)器人簡(jiǎn)介5．驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):氣動(dòng)、液壓、直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)等；

6．位置反饋類型:絕對(duì)編碼器和增量式編碼器；

7．手臂移動(dòng)范圍:決定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間；

8．各軸移動(dòng)速度:決定機(jī)器人工作效率?！稒C(jī)器人技術(shù)》1.8機(jī)器人安裝環(huán)境的要求1、機(jī)器人簡(jiǎn)介1．環(huán)境溫度要求:工作溫度0~45℃，運(yùn)輸儲(chǔ)存溫度-10~60℃；2．相對(duì)濕度要求:20~80%RH；3．動(dòng)力電源:3相AC200/220V（+10%~-15%）；