《機械臂智能控制》 課件 任務(wù)1 探索千姿百態(tài)的機器人-1.2 機器人的組成

探索千姿百態(tài)的機器人智能工程系CONTENTS目錄1.機器人概覽2.機器人的組成3.機械臂構(gòu)型4.機器人仿真2.機器人的組成2.舉例：OpenBot——將智能手機變成機器人OpenBot智能小車——人員跟蹤OpenBot智能小車——自主導(dǎo)航OpenBot智能小車——組成OpenBot智能小車DIY構(gòu)建自己的小車刷Arduino固件安裝AndroidAPP駕駛策略

參考網(wǎng)址：

/intel-isl/OpenBot/blob/master/README_CN.mdOpenBot智能小車構(gòu)建——電路設(shè)計OpenBot智能小車構(gòu)建——材料一覽OpenBot——主控ArduinoNano/item.htm?spm=a1z10.5-c-s.w4002-23633313797.99.590d6ea1bwQAuL&id=44900357409OpenBot——車體/item.htm?spm=a1z10.5-c-s.w4002-23633313797.20.35ab3648PYpMD8&id=412936384172輪電機帶測速碼盤OpenBot——電機測速傳感器/item.htm?spm=a1z0d.7625083.1998302264.6.5c5f4e69kOgg9M&id=38024264584OpenBot——超聲波避障/item.htm?spm=a1z0d.7625083.1998302264.6.5c5f4e69zm3R4S&idpenBot——電機驅(qū)動/item.htm?spm=a1z0d.7625083.1998302264.5.5c5f4e69zTKGcH&id=20533464438OpenBot小車材料清單OpenBot小車/item.htm?spm=a230r.be94d65cXQ4pW&id=625881189879&ns=1&abbucket=19#detailOpenBot智能小車構(gòu)建——接線圖OpenBot智能小車構(gòu)建——組裝OpenBot小車——刷Arduino固件參考網(wǎng)址：/intel-isl/OpenBot/blob/master/firmware/README_CN.mdOpenBot小車——刷Arduino固件參考網(wǎng)址：/intel-isl/OpenBot/blob/master/firmware/openbot_v1_nano/openbot_v1_nano.inoOpenBot小車——智能手機智能手機，滿足三個方面需求：處理器（CPU、GPU、 AI計算）、傳感器（GPS、攝像頭等）通信接口（藍牙、 4G/5G網(wǎng)絡(luò)）

機器人DIYOpenBot小車——智能手機AndroidApps：/intel-isl/OpenBot/blob/master/android/README.md

機器人DIYOpenBot小車——智能手機AndroidApps：

機器人DIY2.機器人的組成

機器人的構(gòu)造2.機器人的組成

機器人的構(gòu)造2.1機器人——執(zhí)行機構(gòu)：輪式優(yōu)點：速度快、效率高、運動噪聲低。缺點：越障能力、地形適應(yīng)能力差、轉(zhuǎn)彎效率低，或轉(zhuǎn)彎半徑大。適合：野外、城市環(huán)境都可以，但是地形不能太復(fù)雜，如上樓梯難以實現(xiàn)。

機器人的構(gòu)造2.1機器人——執(zhí)行機構(gòu)：差速輪兩輪差速底盤（DifferentialDriverobot）兩個驅(qū)動輪，帶幾個萬向輪，靠差速轉(zhuǎn)彎性價比高、廣泛應(yīng)用的機器人底盤

機器人的構(gòu)造2.1機器人——執(zhí)行機構(gòu)：差速輪四輪滑移底盤（Four-wheelslidingrobot） ——四輪差速底盤四個固定驅(qū)動輪靠左右兩邊速度不一樣實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎當車子差速原地轉(zhuǎn)向的時候，

四個輪子就必定會有一點漂移的

情況出現(xiàn)，就是輪子會出現(xiàn)側(cè)向

滑動，輪子磨損比較大。

機器人的構(gòu)造2.1機器人——執(zhí)行機構(gòu)：阿克曼輪四輪阿克曼底盤（Four-wheeledAckermanrobot）像汽車一樣，前輪轉(zhuǎn)向，后輪驅(qū)動的模型轉(zhuǎn)向靈活性，減小轉(zhuǎn)向時的轉(zhuǎn)向半徑

和輪胎阻力，從而減少輪胎磨損，

減小方向盤的作用力。

機器人的構(gòu)造2.1機器人——執(zhí)行機構(gòu)：麥克納姆輪優(yōu)點：全向移動，可在狹小空間完成移動。缺點：與普通輪胎相比：麥克納姆輪,有N個軸承,但是同一時間只有1個或2個軸承吃力，對于重載的,浪費更嚴重.所以M輪的車通常是一噸以下。耐用性差、速度慢，對地面環(huán)境要求高。適合：室內(nèi)，平坦地面。四輪麥克納姆輪底盤

機器人的組成2.1機器人——執(zhí)行機構(gòu)：麥克納姆輪優(yōu)點：全向移動，可在狹小空間完成移動。缺點：與普通輪胎相比：耐用性差、速度慢，震動，對地面環(huán)境要求高。適合：室內(nèi)，平坦地面。

機器人的組成2.1機器人——執(zhí)行機構(gòu)：全向輪全向輪，包括輪轂和從動輪，該輪轂的外圓周處均勻開設(shè)有3個或3個以上的輪轂齒，每兩個輪轂齒之間裝設(shè)有一從動輪，該從動輪的徑向方向與輪轂外圓周的切線方向垂直。優(yōu)點：全向移動，橫向摩擦力小，增加壽命。缺點：與普通輪胎相比：橫向無法固定，稱重小，震動，耐用性差、速度慢，對地面環(huán)境要求高。適合：室內(nèi)，平坦地面。四輪全向輪底盤三輪全向輪底盤

機器人的組成2.1機器人——執(zhí)行機構(gòu)：履帶式優(yōu)點：越障能力、地形適應(yīng)能力強，可實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎。缺點：速度相對較低、效率低、運動噪聲較大。適合：野外、城市環(huán)境都可以，尤其在爬樓梯、越障等方面優(yōu)于輪式機器人

機器人的組成2.1機器人——執(zhí)行機構(gòu)：腿式優(yōu)點：幾乎可以適應(yīng)各種復(fù)雜地形，能夠跨越障礙。缺點：行進速度較低，且由于重心原因容易側(cè)翻，不穩(wěn)定適合：幾乎所有環(huán)境

機器人的組成2.2機器人——驅(qū)動系統(tǒng)

機器人的組成10標準大氣壓=10公斤力=10㎏/c㎡

=1MPa2.2機器人——驅(qū)動系統(tǒng)：液壓液壓缸

機器人的組成液壓千斤頂2.2機器人——驅(qū)動系統(tǒng)：液壓液壓缸波士頓動力液壓機器人BigDog

機器人的組成破碎機——碎石叉車液壓泵：漏油液壓千斤頂2.2機器人——驅(qū)動系統(tǒng)：氣動機械臂——吸盤氣泵

機器人的組成2.2機器人——驅(qū)動系統(tǒng)：電動直流電機（有刷、無刷）步進電機伺服電機

機器人的組成2.2機器人——驅(qū)動系統(tǒng)：電動直流電機——有刷主要結(jié)構(gòu)：定子+轉(zhuǎn)子+電刷，通過旋轉(zhuǎn)磁場獲得轉(zhuǎn)動力矩，從而輸出動能。電刷與換向器不斷接觸摩擦，在轉(zhuǎn)動中起到導(dǎo)電和換相作用。

機器人的組成2.2機器人——驅(qū)動系統(tǒng)：電動直流電機——有刷優(yōu)點：

結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟；

響應(yīng)速度快，起動扭矩大；

運行平穩(wěn)，起、制動效果好；

控制精度高；成本低，維修方便

機器人的組成2.2機器人——驅(qū)動系統(tǒng)：電動直流電機——有刷缺點：相互滑動，會摩擦碳刷，造成損耗，需要定期更換碳刷;碳刷與線圈接線頭之間通斷交替，會發(fā)生電火花，產(chǎn)生電磁破，干擾電子設(shè)備。

機器人的組成2.2機器人——驅(qū)動系統(tǒng)：電動直流電機——無刷無刷電機中，換相的工作交由控制器中的控制電路(一般為霍爾傳感器+控制器，更先進的技術(shù)是磁編碼器)來完成。通過霍爾元件，感知永磁體磁極的位置，根據(jù)這種感知，使用電子線路，適時切換線圈中電流的方向，保證產(chǎn)生正確方向的磁力，來驅(qū)動電機。

機器人的組成2.2機器人——驅(qū)動系統(tǒng)：電動直流電機——無刷優(yōu)點：

低干擾；

噪音低，運轉(zhuǎn)順暢；

壽命長，低維護成本缺點：

控制器的成本高

機器人的組成2.3機器人——傳感器：視覺3D相機工業(yè)3D相機點云效果圖

機器人的組成2.3機器人——傳感器：視覺3D相機：RealSenseD435i

機器人的組成2.3機器人——傳感器：激光雷達

機器人的組成2.3機器人——傳感器：激光雷達

機器人的組成激光雷達自動駕駛激光雷達進行環(huán)境掃描2.3機器人——傳感器：激光雷達

機器人的組成優(yōu)點：（1）分辨率高；（2）隱蔽性好、抗有源干擾能力強；（3）低空探測性能好；（4）體積小、質(zhì)量輕缺點：工作時受天氣和大氣影響大：激光在晴朗天氣里衰減較小，傳播距離較遠。而在大雨、濃煙、濃霧等壞天氣里，衰減急劇加大，傳播距離大受影響。2.3機器人——傳感器：力傳感器力傳感器位于機器人和夾具之間，這樣，所有反饋到夾具上的力就都在機器人的監(jiān)控之中。有了力傳感器，像裝配，人工引導(dǎo)、示教，力度限制等應(yīng)用才能得以實現(xiàn)。

機器人的組成力傳感器2.3機器人——傳感器：姿態(tài)傳感器

機器人的組成2.4機器人——控制系統(tǒng)機器人是一種非常典型的軟硬結(jié)合、機電一體產(chǎn)品。這樣的產(chǎn)品都遵循這樣一個原則：硬件決定性能邊界，軟件發(fā)揮硬件性能并定義產(chǎn)品（機器人）行為

機器人的組成2.4機器人——控制系統(tǒng)機器人控制系統(tǒng)的功能：接收來自傳感器的檢測信號，根據(jù)操作任務(wù)的要求，驅(qū)動機械臂中的各臺電動機運動。

機器人的組成3.智能機械臂控制——課程簡介專業(yè)拓展課考查課學(xué)時32（理論16學(xué)時+實驗16學(xué)時）核心內(nèi)容：

機器人技術(shù)，機械臂工作原理，機械臂控制技術(shù)3.課程介紹——課程定位

智能機械臂控制與前導(dǎo)課程和后續(xù)課程的銜接智能機械臂控制Python畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽OpenCV相關(guān)就業(yè)電子技術(shù)基礎(chǔ)3.課程介紹——相關(guān)課程

智能機械臂控制教材：《智能機械臂控制與編程》

高等教育出版社

深圳越疆科技有限公司重點

機械臂結(jié)構(gòu)機械臂控制方法

機械臂編程方法

3.課程介紹——教材

智能機械臂控制了解機器人的種類和組成理解機械臂的結(jié)構(gòu)熟悉機械臂的控制方法熟悉機械臂的編程方法3.課程介紹——學(xué)習目標

智能機械臂控制機械臂簡介機械臂開發(fā)IDE機械臂SDK開發(fā)包機械臂的基本控制方式機械臂的信息檢測與報警機械臂“示教”&“再現(xiàn)”模式及應(yīng)用機械臂的運動規(guī)劃與控制機械臂擴展接口機械臂擴展：滑軌、傳輸帶，視覺等合計：32學(xué)時（理論+實驗）3.課程介紹——學(xué)習內(nèi)容

智能機械臂控制平時成績占60%。期末考試占40%（開卷，帶課本）；平時成績考核見下表：項目占比出勤30%提問10%課堂表現(xiàn)5%課內(nèi)實驗35%課堂測試20%

智能機械臂控制3.課程介紹——考核方式平時成績考核——出勤項目得分補救方式全勤2

曠課0無遲到、早退1提前20分鐘到教室缺課超過三分之一不能參加考試無請假（輔導(dǎo)員假條）1無公假2

智能機械臂控制3.課程介紹——考核方式平時成績考核——提問項目得分正確2基本正確1錯誤0平時成績考核——課堂測試項目得分良好2一般1未做0抄襲-5

智能機械臂控制