工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用第一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六章節(jié)目錄2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.1操作機(jī)2.1.2控制器2.1.3示教器2.2工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)思考練習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)入案例擴(kuò)展與提高本章小結(jié)課堂認(rèn)知2.3工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制2.3.1機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題2.3.2機(jī)器人的點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)…2.3.3機(jī)器人的位置控制返回目錄1/30第二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六課前回顧所處位置————何為工業(yè)機(jī)器人？工業(yè)機(jī)器人具有幾個(gè)顯著特點(diǎn)，分別是什么？【課工業(yè)機(jī)器人的常見(jiàn)分類有哪些，簡(jiǎn)述其行業(yè)應(yīng)用。前回顧】返回目錄2/30第三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六學(xué)習(xí)目標(biāo)所處位置————

熟悉工業(yè)機(jī)器人的常見(jiàn)技能夠正確識(shí)別工業(yè)機(jī)器人術(shù)指標(biāo)的基本組成【學(xué)

掌握工業(yè)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)組能夠正確判別工業(yè)機(jī)器人習(xí)成及各部分的功能目的點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)和連續(xù)路徑運(yùn)標(biāo)動(dòng)了解工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控】制返回目錄3/30認(rèn)知目標(biāo)能力目標(biāo)第四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六導(dǎo)入案例國(guó)產(chǎn)機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)力缺失關(guān)鍵技術(shù)是瓶頸所處位置————眾所周知，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)由于先天因素，在單體與核心零部件仍【然落后于日、美、韓等發(fā)達(dá)國(guó)家。雖導(dǎo)然中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，入案形成了較為完善的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但與發(fā)例達(dá)國(guó)家相比，仍存在較大差距，產(chǎn)業(yè)】基礎(chǔ)依然薄弱，關(guān)鍵零部件嚴(yán)重依賴進(jìn)口。整個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上游核心零部件（主要是機(jī)器人三大核心零部件——伺服電機(jī)、減速器和控制系統(tǒng)，相當(dāng)于機(jī)器人的“大腦”）、中游機(jī)器人本體（機(jī)器人的“身體”）和下游系統(tǒng)集成商（國(guó)內(nèi)95%的企業(yè)都集中在這個(gè)環(huán)節(jié)上）三個(gè)層面。返回目錄4/30第五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成第一代工業(yè)機(jī)器人主要由以下幾部分組成：操作機(jī)、控制器和示教器。所處對(duì)于第二代及第三代工業(yè)機(jī)器人還包括感知系統(tǒng)和分析決策系統(tǒng)，它們分別位由傳感器及軟件實(shí)現(xiàn)。置————示教器是機(jī)器人的人機(jī)交互接口，操作者【可通過(guò)它對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程或手動(dòng)課操縱機(jī)器人移動(dòng)。堂認(rèn)知】操作機(jī)控制器是完成機(jī)器人控制功能的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)用于完成各種作業(yè)任務(wù)的機(jī)械主，是決定機(jī)器人功能和水平的關(guān)鍵體，主要包含機(jī)械臂、驅(qū)動(dòng)裝置、部分。傳動(dòng)單元以及內(nèi)部傳感器等部分。返回目錄工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成5/30第六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.1操作機(jī)所處操作機(jī)（或稱機(jī)器人本體）是工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械主體，是用來(lái)完成各種作位置業(yè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它主要由機(jī)械臂、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)單元及內(nèi)部傳感器等部分組————成。伺服電機(jī)減速器腕關(guān)節(jié)小臂【課堂肘關(guān)節(jié)認(rèn)知】手腕大臂連接法蘭皮帶傳動(dòng)腰部肩關(guān)節(jié)腰關(guān)節(jié)基座▲機(jī)器人操作機(jī)的每個(gè)關(guān)節(jié)均采用1個(gè)交流伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)返回目錄關(guān)節(jié)型機(jī)器人操作機(jī)基本構(gòu)造6/30第七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.1操作機(jī)所處機(jī)器人操作機(jī)最后一個(gè)軸的機(jī)械接口通常為一連接法蘭，可接裝不同的機(jī)位置械操作裝置，如夾緊爪、吸盤、焊槍等。————【課堂認(rèn)知】吸盤焊槍夾緊爪返回目錄7/30第八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.1操作機(jī)所處(1)機(jī)械臂位置關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械臂是由關(guān)節(jié)連在一起的許多機(jī)械連桿的集合體。實(shí)————質(zhì)上是一個(gè)擬人手臂的空間開鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)，一端固定在基座上，另一端可自由運(yùn)動(dòng)，由關(guān)節(jié)-連桿結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的機(jī)械臂大體可分為基座、腰部、臂部（大臂和小臂）【課和手腕4部分。堂認(rèn)1)基座基座是機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，起支撐作用。知】2)腰部腰部是機(jī)器人手臂的支承部分。3)手臂手臂是連接機(jī)身和手腕的部分，是執(zhí)行結(jié)構(gòu)中的主要運(yùn)動(dòng)部件，亦稱主軸，主要用于改變手腕和末端執(zhí)行器的空間位置。4)手腕手腕是連接末端執(zhí)行器和手臂的部分，亦稱次軸，主要用于改變末端執(zhí)行器的空間姿態(tài)。返回目錄8/30第九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.1操作機(jī)所處(2)驅(qū)動(dòng)裝置位置————驅(qū)使工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。它按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，借助于動(dòng)力元件使機(jī)器人產(chǎn)生動(dòng)作，相當(dāng)于人的肌肉、筋絡(luò)。【課機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)方式主要有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電氣驅(qū)動(dòng)三種基本類堂型。認(rèn)知目前，除個(gè)別運(yùn)動(dòng)精度不高、重負(fù)載或有防爆要求的機(jī)器人采用液壓、】氣壓驅(qū)動(dòng)外，工業(yè)機(jī)器人大多采用電氣驅(qū)動(dòng)，而其中屬交流伺服電機(jī)應(yīng)用最廣，且驅(qū)動(dòng)器布置大都采用一個(gè)關(guān)節(jié)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。返回目錄9/30第十頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.1操作機(jī)所處(2)驅(qū)動(dòng)裝置三種驅(qū)動(dòng)方式特點(diǎn)比較位置————特點(diǎn)使用范制造成輸出力控制性能維修使用結(jié)構(gòu)體積驅(qū)動(dòng)方式圍本油液不可壓縮，【在輸出力相液壓元課壓力、流量均容維修方便，液中、小同的情況下件成本堂液壓壓力高，可獲易控制，可無(wú)級(jí)體對(duì)溫度變化型及重，體積比氣較高，認(rèn)驅(qū)動(dòng)得大的輸出力調(diào)速，反應(yīng)靈敏敏感，油液泄型機(jī)器知壓驅(qū)動(dòng)方式油路比，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌漏易著火人】小較復(fù)雜跡控制可高速，沖擊較氣體壓力低，嚴(yán)重，精確定位維修簡(jiǎn)單，能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)輸出力較小，困難。氣體壓縮在高溫、粉塵中、小單，能氣壓如需輸出力大性大，阻尼效果等惡劣環(huán)境中體積較大型機(jī)器源方便驅(qū)動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)尺差，低速不易控使用，泄露無(wú)人，成本寸過(guò)大制，不易與CPU連影響低接容易與CPU連接，高性能控制性能好，響需要減速裝電氣輸出力較小或維修使用較復(fù)、運(yùn)動(dòng)成本較應(yīng)快，可精確定置，體積較返回驅(qū)動(dòng)較大雜軌跡要高位，但控制系統(tǒng)小目錄求嚴(yán)格復(fù)雜10/30第十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.1操作機(jī)所處(3)傳動(dòng)單元位置目前工業(yè)機(jī)器人廣泛采用的機(jī)械傳動(dòng)單元是減速器，應(yīng)用在關(guān)節(jié)型機(jī)器人上的————減速器主要有兩類：RV減速器和諧波減速器。一般將RV減速器放置在基座、腰部、大臂等重負(fù)載的位置(主要用于20kg以上的機(jī)器人關(guān)節(jié))；將諧波減速器放置在小【臂、腕部或手部等輕負(fù)載的位置(主要用于20kg以下的機(jī)器關(guān)節(jié))。此外，機(jī)器人還課采用齒輪傳動(dòng)、鏈條（帶）傳動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)單元等。堂認(rèn)知】諧RV波減減速速器器皮帶傳動(dòng)返回目錄機(jī)器人關(guān)節(jié)傳動(dòng)單元11/30第十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.1操作機(jī)所處(3)傳動(dòng)單元位置1)諧波減速器————通常由3個(gè)基本構(gòu)件組成，包括一個(gè)有內(nèi)齒的剛輪，一個(gè)工作時(shí)可產(chǎn)生徑向彈性變形并帶有外齒的柔輪和一個(gè)裝在柔輪內(nèi)部、呈橢圓形、外圈帶有柔性滾動(dòng)軸承的【課波發(fā)生器，在這3個(gè)基本結(jié)構(gòu)中可任意固定一個(gè)，其余一個(gè)為主動(dòng)件一個(gè)從動(dòng)件。堂認(rèn)知柔輪】波發(fā)生器剛輪返回諧波減速器原理圖目錄12/30第十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.1操作機(jī)所處(3)傳動(dòng)單元位置2)RV減速器————主要由太陽(yáng)輪（中心輪）、行星輪、轉(zhuǎn)臂（曲柄軸）、轉(zhuǎn)臂軸承、擺線輪（RV齒輪）、針齒、剛性盤與輸出盤等零部件組成。具有較高的疲勞強(qiáng)度和剛度以及【較長(zhǎng)的壽命，回差精度穩(wěn)定，高精度機(jī)器人傳動(dòng)多采用RV減速器。課堂針齒認(rèn)知2級(jí)減速1級(jí)減速行星輪】太陽(yáng)輪Z2輸入Z1Z4輸出Z3擺線輪轉(zhuǎn)臂輸出軸返回針齒殼目錄RV減速器原理圖13/30第十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.2控制器所處機(jī)器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機(jī)器人完成一定動(dòng)作或作業(yè)任務(wù)位置————的裝置，是決定機(jī)器人功能和性能的主要因素，也是機(jī)器人系統(tǒng)中更新和發(fā)展最快的部分，其基本功能有：示教功能、記憶功能、位置伺服功能、坐標(biāo)設(shè)定功【能、與外圍設(shè)備聯(lián)系功能、傳感器接口、故障診斷安全保護(hù)功能等。

課堂認(rèn)知】依據(jù)控制系統(tǒng)的開放程度，機(jī)器人控制器分3類：封閉型、開放型和混合型。目前基本上都是封閉型系統(tǒng)（如日系機(jī)器人）或混合型系統(tǒng)（如歐系機(jī)器人）。按計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)、控制方式和控制算法的處理方法，機(jī)器人控制器又可分為集中式控制和分布式控制兩種方式。返回目錄14/30第十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.2控制器所處(1)集中式控制器位置優(yōu)點(diǎn)：硬件成本較低，便于信息的采集和分析，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制，————整體性與協(xié)調(diào)性較好，基于PC的系統(tǒng)硬件擴(kuò)展較為方便。缺點(diǎn)：系統(tǒng)控制缺乏靈活性，控制危險(xiǎn)容易集中，一旦出現(xiàn)故障，其影響面【廣，后果嚴(yán)重；大量數(shù)據(jù)計(jì)算，會(huì)降低系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)對(duì)多任務(wù)的響應(yīng)能力也課堂會(huì)與系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性相沖突；系統(tǒng)連線復(fù)雜，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。認(rèn)知】驅(qū)動(dòng)器1機(jī)器人關(guān)節(jié)1運(yùn)動(dòng)接口卡1驅(qū)動(dòng)器1機(jī)器人關(guān)節(jié)1多軸驅(qū)動(dòng)器2機(jī)器人關(guān)節(jié)2運(yùn)動(dòng)控制卡1……運(yùn)動(dòng)接口卡2驅(qū)動(dòng)器2機(jī)器人關(guān)節(jié)2機(jī)器人關(guān)節(jié)n驅(qū)動(dòng)器n………機(jī)器人控制計(jì)算機(jī)機(jī)器人控制計(jì)算機(jī)多軸驅(qū)動(dòng)器n+1機(jī)器人關(guān)節(jié)n+1運(yùn)動(dòng)接口卡n驅(qū)動(dòng)器n機(jī)器人關(guān)節(jié)n運(yùn)動(dòng)控制卡2驅(qū)動(dòng)器n+2機(jī)器人關(guān)節(jié)n+2返回a)單獨(dú)接口卡驅(qū)動(dòng)b)多軸運(yùn)動(dòng)控制卡驅(qū)動(dòng)目錄集中式機(jī)器人控制器結(jié)構(gòu)15/30第十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.2控制器所處(2)分布式控制器位置主要思想為“分散控制，集中管理”，為一個(gè)開放、實(shí)時(shí)、精確的機(jī)器人控————制系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)中常采用兩級(jí)控制方式，由上位機(jī)和下位機(jī)組成。優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)靈活性好，控制系統(tǒng)的危險(xiǎn)性降低，采用多處理器的分散控制，【有利于系統(tǒng)功能的并行執(zhí)行，提高系統(tǒng)的處理效率，縮短響應(yīng)時(shí)間。課堂認(rèn)知關(guān)節(jié)控制器1（下位機(jī)）】驅(qū)動(dòng)器1機(jī)器人關(guān)節(jié)1關(guān)節(jié)控制器2（下位機(jī)）驅(qū)動(dòng)器2機(jī)器人關(guān)節(jié)2通訊總線………關(guān)節(jié)控制器n機(jī)器人主控制器（下位機(jī)）（上位機(jī)）驅(qū)動(dòng)器n機(jī)器人關(guān)節(jié)n返回分布式機(jī)器人控制器結(jié)構(gòu)目錄16/30第十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.3示教器所處亦稱示教編程器或示教盒，主要由液晶屏幕和操作按鍵組成?？捎刹僮髡呤治怀忠苿?dòng)。它是機(jī)器人的人機(jī)交互接口，機(jī)器人的所有操作基本上都是通過(guò)它來(lái)完置————成的。示教器實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)專用的智能終端?？刂破鳌菊n相關(guān)模塊相關(guān)模塊堂認(rèn)?知操作機(jī)?S4S3】S2示教器S5S2串口指令解S0通S1釋模塊信模S5S2S2塊?S4S3?相關(guān)模塊相關(guān)模塊返回示教時(shí)的數(shù)據(jù)流關(guān)系目錄17/30第十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.2工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)反映機(jī)器人的適用范圍和工作性能。一般都有：自由所處度、工作空間、額定負(fù)載、最大工作度速和工作精度等。

位置————自由度物體能夠?qū)ψ鴺?biāo)系進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，末端執(zhí)行器的動(dòng)作不包括在內(nèi)。通常作為機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)，反映機(jī)器人動(dòng)作的靈活性，可用軸的直線移動(dòng)、擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的數(shù)目來(lái)表示，目前，焊接和涂裝作業(yè)機(jī)器【課人多為6或7自由度，而搬運(yùn)、碼垛和裝配機(jī)器人多為4~6自由度。堂認(rèn)知額定負(fù)載也稱持重。正常操作條件下，作用于機(jī)器人手腕末端，不會(huì)使】機(jī)器人性能降低的最大載荷，目前，使用的工業(yè)機(jī)器人負(fù)載范圍可從0.5kg直至800kg。工作精度機(jī)器人的工作精度主要指定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度（也稱絕對(duì)精度）是指機(jī)器人末端執(zhí)行器實(shí)際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間的差異。重復(fù)定位精度（簡(jiǎn)稱重復(fù)精度）是指機(jī)器人重復(fù)定位其末端執(zhí)行器于同一目標(biāo)位置的能力，目前，工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)精度可達(dá)±0.01~±0.5mm。依據(jù)作業(yè)任務(wù)和末端持重不同，機(jī)器人重復(fù)精度亦不同。返回目錄18/30第十九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.2工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)工業(yè)機(jī)器人典型行業(yè)應(yīng)用的工作精度所處位額定負(fù)載（kg）重復(fù)定位精度（mm）作業(yè)任務(wù)置————搬運(yùn)±0.2~±0.55~200碼垛±0.550~800【點(diǎn)焊±0.2~±0.3課50~350堂弧焊±0.08~±0.1認(rèn)3~20知噴涂±0.2~±0.55~20】±0.02~±0.032~5裝配±0.06~±0.086~10±0.06~±0.110~20工作空間也稱工作范圍、工作行程。工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)時(shí)，其手腕參考點(diǎn)所能掠過(guò)的空間，常用圖形表示。目前，單體工業(yè)機(jī)器人本體的工作范圍可達(dá)3.5m左右。最大工作速度在各軸聯(lián)動(dòng)情況下，機(jī)器人手腕中心所能達(dá)到的最大線速度。返回這在生產(chǎn)中是影響生產(chǎn)效率的重要指標(biāo)。目錄19/30第二十頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.2工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)所處位置————【課堂認(rèn)知】b)水平串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)器人MOTOMANMPP3Sa)垂直串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)器人MOTOMANMH3F返回c)并聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)器人MOTOMANMYS650L目錄不同本體結(jié)構(gòu)YASKAWA機(jī)器人工作范圍20/30第二十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.3工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制2.3.1機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題所處工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)可看作是一個(gè)開鏈?zhǔn)蕉噙B桿機(jī)構(gòu)，始端連桿就是機(jī)器人的位基座，末端連桿與工具相連，相鄰連桿之間用一個(gè)關(guān)節(jié)（軸）連接在一起。置————對(duì)于一個(gè)6自由度工業(yè)機(jī)器人，它由6個(gè)連桿和6個(gè)關(guān)節(jié)（軸）組成。編號(hào)時(shí)，基座稱為連桿0，不包含在這6個(gè)連桿內(nèi)，連桿1與基座由關(guān)節(jié)1相連，連桿2通過(guò)關(guān)節(jié)2與連桿1相連，依此類推?！菊n堂連桿4連桿6連桿5連桿3認(rèn)知】關(guān)節(jié)6關(guān)節(jié)5關(guān)節(jié)4關(guān)節(jié)3連桿2關(guān)節(jié)2連桿1關(guān)節(jié)1連桿0a)實(shí)物圖b)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖返回工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)目錄21/30第二十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.3工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制2.3.1機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題所處(1)運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題對(duì)給定的機(jī)器人操作機(jī)，己知各關(guān)節(jié)角矢量，求末端執(zhí)行器相位置對(duì)于參考坐標(biāo)系的位姿，稱之為正向運(yùn)動(dòng)學(xué)（運(yùn)動(dòng)學(xué)正解或Where問(wèn)題），機(jī)器人————示教時(shí)，機(jī)器人控制器即逐點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正解運(yùn)算。(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題對(duì)給定的機(jī)器人操作機(jī)，已知末端執(zhí)行器在參考坐標(biāo)系中的【初始位姿和目標(biāo)（期望）位姿，求各關(guān)節(jié)角矢量，稱之為逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)（運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解課堂或How問(wèn)題），機(jī)器人再現(xiàn)時(shí)，機(jī)器人控制器即逐點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解運(yùn)算，并將矢認(rèn)量分解到操作機(jī)各關(guān)節(jié)。知】Whereismyhand?HowdoIputmy返回handhere?目錄運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題（示教）運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題（再現(xiàn)）22/30第二十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.3工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制2.3.2機(jī)器人的點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)和連續(xù)路徑運(yùn)動(dòng)所處位(1)點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)（PointtoPoint,PTP）PTP運(yùn)動(dòng)只關(guān)心機(jī)器人末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)的置起點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)位姿，不關(guān)心這兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡?！?2)連續(xù)路徑運(yùn)動(dòng)（ContinuousPath,CP）CP運(yùn)動(dòng)不僅關(guān)心機(jī)器人末端執(zhí)行器【達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的精度，而且必須保證機(jī)器人能沿所期望的軌跡在一定精度范圍內(nèi)重課堂復(fù)運(yùn)動(dòng)。認(rèn)知】ZYAX①②③EDBC返回工業(yè)機(jī)器人PTP運(yùn)動(dòng)和CP運(yùn)動(dòng)目錄23/30第二十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.3工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制2.3.2機(jī)器人的點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)和連續(xù)路徑運(yùn)動(dòng)所機(jī)器人CP運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是以點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，通過(guò)在相鄰兩點(diǎn)之間采用滿處位足精度要求的直線或圓弧軌跡插補(bǔ)運(yùn)算即可實(shí)現(xiàn)軌跡的連續(xù)化。機(jī)器人再現(xiàn)時(shí)置主控制器（上位機(jī)從）存儲(chǔ)器中逐點(diǎn)取出各示教點(diǎn)空間位姿坐標(biāo)值，通過(guò)對(duì)其進(jìn)————行直線或圓弧或插補(bǔ)運(yùn)算，生成相應(yīng)路徑規(guī)劃，然后把各插補(bǔ)點(diǎn)的位姿坐標(biāo)值通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解運(yùn)算轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)角度值，分送機(jī)器人各關(guān)節(jié)或關(guān)節(jié)控制器（下位機(jī)【）。課堂關(guān)節(jié)控制器1認(rèn)（下位機(jī)）知機(jī)器人主控制器】（上位機(jī)）關(guān)節(jié)控制器2（下位機(jī)）機(jī)器人關(guān)節(jié)軌跡角度值θi示教點(diǎn)位姿中間位姿直線/圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題…關(guān)節(jié)控制器n（下位機(jī)）返回工業(yè)機(jī)器人的連續(xù)路徑運(yùn)動(dòng)目錄24/30第二十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.3工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制2.3.3機(jī)器人的位置控制所處位實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的位置控制是工業(yè)機(jī)器人的基本控制任務(wù)。關(guān)節(jié)控制器（下位機(jī)）置是執(zhí)行計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)伺服電機(jī)的閉環(huán)控制及實(shí)現(xiàn)所有關(guān)節(jié)的動(dòng)作協(xié)調(diào)。————【關(guān)節(jié)控制器位置調(diào)節(jié)器速度調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器功率放大課堂認(rèn)給定+期望++M知位置位置】---電流反饋光電碼盤位置反饋速度反饋工業(yè)機(jī)器人的位置控制返回目錄25/30第二十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六運(yùn)動(dòng)控制電機(jī)及驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的核心技術(shù)是運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，目前工業(yè)機(jī)器人采用的電氣驅(qū)動(dòng)主要所有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)兩類。處位1．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)置————步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制精密驅(qū)動(dòng)元件，分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)和混合式步進(jìn)電機(jī)三種，其中混合式【步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，是一種精度高、控制簡(jiǎn)單、成本低廉的驅(qū)動(dòng)方案。擴(kuò)展與提高】返回步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器目錄26/30第二十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六運(yùn)動(dòng)控制電機(jī)及驅(qū)動(dòng)2．伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)所處伺服電機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電機(jī)位軸上的角位移或角速度輸出，可分為直流和交流伺服電機(jī)兩大類。置————特點(diǎn)：當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。優(yōu)點(diǎn)：①無(wú)電刷和換向器，工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低；②定子繞組散熱【比較方便；③慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性；④適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)；擴(kuò)展⑤同功率下有較小的體積和重量。與提高】返回伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器目錄27/30第二十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六本章小結(jié)所工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分稱為操作機(jī)。通常用自由度、處位工作空間、額定負(fù)載、定位精度、重復(fù)定位精度和最大工置————作速度等技術(shù)指標(biāo)來(lái)表征工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的性能。工業(yè)機(jī)器人通常由操作機(jī)、控制器和示教器三部分組成?！静僮鳈C(jī)是機(jī)器人賴以完成各種作業(yè)的主體部分，一般由機(jī)本章械臂、驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)裝置以及內(nèi)部傳感器等組成?？刂破魇峭晷〗Y(jié)成機(jī)器人控制功能的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，一般由控制計(jì)算機(jī)和伺服】控制器組成。示教器是機(jī)器人的人機(jī)交互接口，主要由顯示屏和按鍵組成。工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制是指工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)的過(guò)程中，常采用點(diǎn)位（PTP）控制和連續(xù)路徑（CP）控制兩種方式。