第1課《機器人簡介》ppt課件-信息技術(shù)九下

《機器人技術(shù)》1機器人簡介《機器人技術(shù)》機器人技術(shù)一、機器人簡介二、機器人硬件系統(tǒng)三、機器人相關(guān)技術(shù)四、機器人坐標(biāo)系統(tǒng)五、示教再現(xiàn)式編程六、案例實現(xiàn)《機器人技術(shù)》機器人技術(shù)1.1機器人的定義美國機器人協(xié)會（RIA）的機器人定義：“機器人是用以搬運材料、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作來完成各種作業(yè)的特殊機械裝置?！比毡竟I(yè)機器人協(xié)會（JIRA）的定義：“工業(yè)機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)動并通過自動完成各種移動來代替人類勞動的通用機器?！?/p>

1、機器人簡介《機器人技術(shù)》1.1機器人的定義美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）的定義：“機器人是一種能夠進(jìn)行編程并在自動控制下執(zhí)行某些操作和移動作業(yè)任務(wù)的機械裝置”。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：“機器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機械手，這種機械手具有幾個軸，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)?！?、機器人簡介《機器人技術(shù)》1.1機器人的定義1、機器人簡介

在我國1989年的國標(biāo)草案中，工業(yè)機器人被定義為：一種自動定位控制，可重復(fù)編程的多功能的，多自由度的操作機。操作機被定義為：具有和人手臂相似的動作功能，可在空間抓取物體或進(jìn)行其他操作的機械裝置?！稒C器人技術(shù)》1）機器人的動作機構(gòu)具有類似與人或其它生物的某些器官的功能。2）是一種自動機械裝置，可以在無人參與下（獨立性），自動完成多種操作或動作功能，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)為機器人應(yīng)具有的共同點為：1、機器人簡介《機器人技術(shù)》金手指考試網(wǎng)/2016年金手指駕駛員考試科目一科目四

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科目一科目四仿真考試題C1Grammar1.2機器人的發(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“機器人學(xué)”。1、機器人簡介《機器人技術(shù)》阿西莫夫提出了“機器人三原則”：1機器人不應(yīng)傷害人類,且在人類受到傷害時不可袖手旁觀；2機器人應(yīng)遵守人類的命令，與第一條違背的命令除外；3機器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第一條相抵觸者除外。

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

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

1961年，Unimation公司（通用機械公司）成立，生產(chǎn)和銷售了第一臺工業(yè)機器“Unimate”，即萬能自動之意。

1962年，A.M.F.（機械與鑄造）公司，研制出一臺數(shù)控自動通用機，取名“Versatran”，即多用途搬運之意，并以“IndustrialRobot”為商品廣告投入市場。計算機控制的機器人，19741978年，第一臺PUMA機器人在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)機器人。60～70年代是機器技術(shù)獲得巨大發(fā)展的階段。1、機器人簡介1.2機器人的發(fā)展歷史《機器人技術(shù)》《機器人技術(shù)》

1962年美國AMF公司推出的“VERSTRAN型”和“UNIMATION”公司推出的“UNIMATE”型機器人，這些工業(yè)機器人就是早期機器人的雛形。70年代后，焊接、噴漆機器人相繼在工業(yè)中得到應(yīng)用和推廣。隨著計算機技術(shù)、控制技術(shù)、人工智能的發(fā)展，機器人技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了更為先進(jìn)的可配視覺、觸覺的機器人。1、機器人簡介1.2機器人的發(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、裝配。并向各個領(lǐng)域拓展，如航天、水下、排險、核工業(yè)等，機器人的感知技術(shù)得到相應(yīng)的發(fā)展，產(chǎn)生第二代機器人。

示教再現(xiàn)式機器人，19821、機器人簡介1.2機器人的發(fā)展歷史《機器人技術(shù)》90年代，機器人技術(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）機器人發(fā)展。多種機器人：工業(yè)機器人、移動機器人、擬人機器人、特種機器人等，具有視覺、語音等功能，具有一定智能。1998年：日本30萬臺，美國8萬臺，德國7萬臺1、機器人簡介1.2機器人的發(fā)展歷史《機器人技術(shù)》《機器人技術(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)到提高勞動生產(chǎn)率，增加生產(chǎn)產(chǎn)量，主要依靠機器人，而不是增加就業(yè)人數(shù)。據(jù)國際機器人聯(lián)合會（IFR）1995年統(tǒng)計，機器人的銷售增長較快，1995年比1994年增長了22%。1995年到1998年世界機器人銷售的平均增長率為19%，到2000年，世界機器人的安裝總數(shù)增加到了100萬臺。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，機器人主要集中在制造業(yè)的焊接、裝配、機加工、電子、精密機械等領(lǐng)域。1、機器人簡介1.2機器人的發(fā)展歷史《機器人技術(shù)》

隨著機器人的普及應(yīng)用，工業(yè)機器人技術(shù)也取得較快發(fā)展。21世紀(jì)的制造業(yè)已進(jìn)入一個新的階段，由面向市場多變生產(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)機器人和敏捷制造業(yè)的重要發(fā)展方向。1、機器人簡介1.2機器人的發(fā)展歷史70年代后期開始研制“七五”“863”工業(yè)機器人（國產(chǎn)占1/4左右）特種機器人及智能機器人水下（1000米，6000米無纜）排險爬壁管道防核化偵查核工業(yè)用遙控移動自動導(dǎo)引小車（AGV）步行機（雙足，四足，六足）地面軍用智能車輛其它（靈巧手，智能手爪，七自由度機器人等）1999年“863”智能機器人主題產(chǎn)業(yè)化基地9個（哈工大、一汽、沈陽自動化所、北京自動化所、大連華錄、南開大學(xué)、上海交大、上海大學(xué)、兵工58所）1、機器人簡介1.3機器人在我國的發(fā)展及應(yīng)用《機器人技術(shù)》原中國科學(xué)院沈陽自動化研究所所長已故我國著名戰(zhàn)略科學(xué)家蔣新松院士塑像1、機器人簡介《機器人技術(shù)》1.3機器人在我國的發(fā)展及應(yīng)用1、機器人簡介

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

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

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

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

日本安川公司的NX-100型機器人《機器人技術(shù)》

機器人是一個機電一體化的設(shè)備。從控制觀點來看，機器人系統(tǒng)可以分成四大部分：機器人執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置、控制系統(tǒng)、感知反饋系統(tǒng)。機器人執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)

基座（固定或移動）手部腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器1、機器人簡介1.4機器人的構(gòu)成《機器人技術(shù)》一、執(zhí)行機構(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)動裝置包括：驅(qū)動源、傳動機構(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，檢測位置、速度等信息；外部信息傳感器，檢測機器人所處的環(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。相當(dāng)于人的大腦和小腦。1、機器人簡介《機器人技術(shù)》內(nèi)部傳感器（位形檢測）控制系統(tǒng)驅(qū)動裝置執(zhí)行機構(gòu)工作對象外部傳感器（環(huán)境檢測）

1處理器關(guān)節(jié)控制器1、機器人簡介1.4機器人的構(gòu)成《機器人技術(shù)》1.5機器人的分類機器人的種類很多。可以按驅(qū)動形式、用途、結(jié)構(gòu)和智能水平等觀點劃分

１、按驅(qū)動形式

氣壓驅(qū)動

液壓驅(qū)動

電驅(qū)動

交流伺服驅(qū)動

直流伺服驅(qū)動

2、按用途劃分（1）工業(yè)機器人弧焊機器人點焊機器人搬運機器人裝配機器人噴涂機器人拋光機器人1、機器人簡介《機器人技術(shù)》（2）特種機器人空間機器人

水下機器人軍用機器人教學(xué)機器人

服務(wù)機器人

醫(yī)用機器人

排險救災(zāi)機器人

固定式移動式輪式履帶式足式蛇行1、機器人簡介《機器人技術(shù)》3按幾何結(jié)構(gòu)分類：利用機構(gòu)特性分類。串聯(lián)機器人：各連桿為串聯(lián)；并聯(lián)機器人：各連桿為并聯(lián)1、機器人簡介《機器人技術(shù)》4、按智能水平劃分分類名稱簡要解釋人工操作裝置有幾個自由度，有操作員操縱，能實現(xiàn)若干預(yù)定的功能。固定順序機器人按預(yù)定的不變順序及條件，依次控制機器人的機械動作?？勺冺樞驒C器人按預(yù)定的順序及條件，依次控制機器人的機械動作。但順序和條件可作適當(dāng)改變。示教再現(xiàn)型機器人通過手動或其它方式，先引導(dǎo)機器人動作，記錄下工作程序，機器人則自動重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。數(shù)控型機器人不必使機器人動作，通過數(shù)值、語言等為機器人提供運動程序，能進(jìn)行可變程伺服控制。感知型機器人利用傳感器獲取的信息控制機器人的動作。機器人對環(huán)境有一定的適應(yīng)性。智能機器人機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《機器人技術(shù)》1、機器人簡介5按照串聯(lián)式機器人操作器的結(jié)構(gòu)分類

1、機器人簡介5.1直角坐標(biāo)型機器人:具有三個互相垂直的移動軸線，通過手臂的上下左右移動和前后伸縮構(gòu)成一個直角坐標(biāo)系。

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

1、機器人簡介《機器人技術(shù)》圓柱坐標(biāo)型機器人

1、機器人簡介《機器人技術(shù)》1、機器人簡介5.3極坐標(biāo)型機器人（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)型機器人:具有三個主要回轉(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器人技術(shù)》

球坐標(biāo)型機器人1、機器人簡介《機器人技術(shù)》關(guān)節(jié)型串聯(lián)機器人

1、機器人簡介《機器人技術(shù)》1、機器人簡介5.5SCARA型水平關(guān)節(jié)機器人:這種機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。5.6點位控制（PTP）型機器人:按點位方式進(jìn)行控制的機器人，在作業(yè)過程中只控制幾個特定工作點的位置，不對點與點之間的運動過程進(jìn)行控制。《機器人技術(shù)》1、機器人簡介5.7連續(xù)軌跡控制（CP）型機器人:按連續(xù)軌跡方式控制的機器人，其運動軌跡可以是空間的任意連續(xù)曲線。機器人的各關(guān)節(jié)同時做受控運動。由于要求實現(xiàn)光滑軌跡運動，控制計算機必須實時插補運算，因此其速度受到一定的限制。5.8柔性控制（CC）型機器人:機器人各關(guān)節(jié)同時具有位置伺服、速度伺服和力矩伺服多種能力。《機器人技術(shù)》1.6機器人本體的選擇方法1、機器人簡介1.6.1機器人類型的選擇:根據(jù)目標(biāo)作業(yè)類型，選擇2~7自由度機器人。1.6.2手腕的允許載荷:工作時應(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機器人其最大承載能力為6公斤。日本YASKAWA的UP160機器人其最大承載能力為160公斤。1.6.3動作范圍的確定:機器人的動作范圍一般指腕部軸的回轉(zhuǎn)中心（P點）的動作范圍?！稒C器人技術(shù)》1.7機器人的主要性能參數(shù)1、機器人簡介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器人；

4．重復(fù)定位精度:±0.01mm；

《機器人技術(shù)》1.7機器人的主要性能參數(shù)1、機器人簡介5．驅(qū)動系統(tǒng):氣動、液壓、直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)等；

6．位置反饋類型:絕對編碼器和增量式編碼器；

7．手臂移動范圍:決定機器人運動空間；

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