机器人基本概念

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机器人学基本概念----工业机器人的主要技术参数
机 器 人 学 (Robotics )
Kawasaki Robotics(USA), Inc: FS06L
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
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机器人学基本概念----机械误差、精度、定位精度
(空间分辨度)与重复定位精度
机 器 人 学 (Robotics )
定位精度(Positioning Accuracy):是指机器人的手部实际指定位置与目标位 置之差。 重复定位精度(Repeatability Accuracy):是指机器人重复定位其手部于同一 目标位置的能力,可以用标准偏差这个统计量来表示,它是衡量一列误差值的 密集度(重复度)
行为主义(actionism),又称进化主义或控制论学派:控制论和 感知-动作型控制系统。(控制论,感知-动作的进化,行为模 拟) 争论一直存在,研究并存,无明确AI定义。携手共存的时期。 (也许本质是一样的,只是从不同角度观察和表达不同而已)


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Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
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机器人学基本概念----机器人系统结构
机 器 人 学 (Robotics )
三大部分六个子系统组成
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机 器 人 学 (Robotics )
自由度(Degrees of Freedom)
精度(Accuracy) 工作范围(Work Space)
速度(Speed)
承载能力(Payload)
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机器人学基本概念----机器人机械系统与其它机械系
统的区别

机 器 人 学 (Robotics )




机器人速度高、精度高、控制范围广,一般速度控制 比在1:10000以上。 工业机器人不仅高速运动中突然停止时位置精度高, 而且还要精密跟踪时变的速度与空间轨迹,对加速度 和力也要进行高精度的控制。 机构多为串联结构,因此刚性差且具有多个固有振动 频率。 负载以及各构件对各个回转轴的转动惯量,随着机器 人的位形而变,其变化幅度很大,一般可达4-8倍。 摩擦、传动间隙、检测精度等对机器人的高速、高精 度的运动制约严重。 传统的单体控制方式不能满足要求。
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机器人学基本概念----机器人的控制系统与一般自动
化控制系统的区别

机 器 人 学 (Robotics )
(1) 机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。 经常要求正 向运动学和反向运动学的解, 还要考虑惯性力、 外力(包括重力)、 哥氏力及向心力的影响。
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机器人学基本概念----机器人系统结构
机 器 人 学 (Robotics )
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机器人学基本概念----工业机器人的主要技术参数
工业机器人的技术参数是各工业机器人制造商在产品供货时所提供 的技术数据。 尽管各厂商提供的技术参数不完全一样,工业机器人的结构、 用途等有所不同, 且用户的要求也不同, 但工业机器人的主要技术 参数一般包括:
Teach and Playback

示教-再现 即分为示教-存储-再现-操作四步进行。
• 示教:方式有两种:(1) 直接示教-手把手;(2) 间接示教-示教盒控制。 • 存储:保存示教信息。 • 再现:根据需要,读出存储的示教信息向机器人发出重复动作的命令。
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(5) 机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成, 因此 存在一个“最优”的问题。 根据传感器和模式识别的方法获得 的工况, 自动选择最佳的控制规律。
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机器人学基本概念----机械误差、精度、定位精度
(空间分辨度)与重复定位精度
机 器 人 学 (Robotics )
5分
5分
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机 器 人 学 (Robotics )


机器人机械系统与其它机械系统的区别
机器人的控制系统与一般自动化控制系统的区别 人工智能的争论及其对机器人学的影响
Hale Waihona Puke Baidu
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机器人学基本概念----主从控制与示教再现

主计算机负责管理和运动解算,从计算机负责驱动控制的系统。
“示教再现”方式:它通过“示教盒”或人“手把手”两种方式教机械 手如何动作,控制器将示教过程记忆下来,然后机器人就按照记忆周而
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复始地重复示教动作,如喷涂机器人。
简化公式:
P=I/(L-M)

P--偿还期(年) I--机器人及其辅助设备的初期总投资 L--每年所节省的劳动费(包括工资和津贴) M--全年维修费
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型机器人的自由度布置形式

机 器 人 学 (Robotics )
机器人的自由度是指机器人所具 有的独立坐标轴的运动数目,一 般不包括手爪的开合。(独立驱 动数目)一般6个,多了叫冗余
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机器人学基本概念----机器人偿还期理论

机 器 人 学 (Robotics )
以机器人及其辅助设备的初期总投资为一方面,以每年所节省的 劳动费(包括工资和津贴)加上材料费再减去年维修费为另一方 面,计算出应用机器人能够在多少年内收回成本。
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第二讲
机器人学基本概念
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第二讲

机器人学基本概念
机器人学
机器人偿还期理论 机器人系统结构 工业机器人的主要技术参数 机器人自由度、图形符号与典型机器人的自由度布置形式 机械误差、精度、定位精度(空间分辨度)与重复定位精度 主从控制与示教再现
机器人学基本概念----人工智能的争论及其对机器人
学的影响

人工智能的主要学派:
符号主义(symbolicism),又称逻辑主义,心理学派或计算机学 派:物理符号系统假设和有限合理性原理。(数理逻辑,认知基 元是符号,功能模拟)
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联结主义(connectionism),又称仿生学派或生理学派:神经网 络和学习算法。(仿生和人脑的研究,认知基元是神经元,结构 模拟)
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机器人学基本概念----工业机器人的主要技术参数
机 器 人 学 (Robotics )
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机器人学基本概念----机器人自由度、图形符号与典
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机器人学基本概念----机器人偿还期理论

详细计算公式:
R--机器人售价 A--附属设备费用
机 器 人 学 (Robotics )
P=(R+A+E)-C/[(L+M1-M2)*H*(1-TR)+D*TR]



E--工程及安装费用
C--税务信贷 M1--材料费用 M2--操作维修费用 H--年运行小时数(250天,单班8) TR--公司税率 D--年折旧 对于单班、双班和三班,一般时间是3-4年,2-3年,1-2年 与国别区域有关
(2) 简单机器人至少要有3~5个自由度, 比较复杂的机器人有十 几个甚至几十个自由度。每个自由度包含一个伺服机构, 它们必 须协调 组成一个多变量控制系统。 (3) 机器人的协调控制以及“智能”, 只能由计算机来完成。 因 此, 机器人控制系统必须是一个计算机控制系统。 (4) 描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型, 随着 状态的变化,参数也在变化, 变量间存在耦合。因此还要利用速度 甚至加速度闭环。
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机器人学基本概念----机器人学

机 器 人 学 (Robotics )

机器人学是一个多学科的交叉的高技术领域,包含机器人理论和和机器人技术。 机器人理论: (1)机器人基础理论与方法:机构分析与综合、运动学和动力学建模、作业与 运动规划、优化设计、控制和智能。 (2)机器人仿生学:仿生运动和动力学、仿生机构学、仿生感知和控制理 论、仿生器件设计和制造。 (3)机器人系统理论:多机器人系统理论(例如MA)、机器人-人融合、 系统协调和交互。 (4)微机器人学:微机器人分析、设计和控制理论等。 (5)移动操作机器人理论:复杂多链空间机器人机构学、步态规划与稳定性、 多链协调与控制。 机器人技术: (1)机器人结构设计与制造技术。 (2)操作和执行技术; (3)检测与传感技术; (4)智能技术; (5)实验和评价技术; (6)人机交互和融合技术; (7)技术规范和标准。
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