机器人学导论第6章1PPT课件
(人工智能)人工智能机器人学导论
（人工智能）人工智能机器人学导论人工智能机器人学导论1简介:1作者简介2机器人控制器和程序设计3简介:3机器人制作入门篇6简介:6作者简介6机器人智能控制工程8简介:8人工智能机器人学导论作者：Ricky文章来源：本站原创更新时间：2006年05月03日打印此文浏览数：2370 SlidesforSecondEdition(Beta)Chapter1:WhatareRobots?.pptslidesandthepdfversion(goodaquicklook) Chapter2:Telesystems.thepdfversionChapter3:BiologicalFoundationsoftheReactiveParadigm.pptslidesandpdfversion Chapter5:TheReactiveParadigmChapter6:SelectingandCombiningBehaviorsChapter7:CommonSensorsandSensingTechniquesChapter8:DesigningaBehavior-BasedImplementationChapter9:Multi-AgentsChapter10:NavigationandtheHybridParadigmChapter11:TopologicalPathPlanningChapter12:MetricPathPlanningChapter13:LocalizationandMappingChapter14:AffectiveRobotsChapter15:Human-RobotInteractionChapter16:WhatCanRobotDoandWhatWillTheyBeAbletoDo?简介:本书系统地介绍了人工智能机器人于感知、导航、路径规划、不确定导航等领域的主要内容。
全书共分俩大部分。
人工智能导论课件第6章
6.1.4 专家系统的特征
• 专家系统的其他典型特征包括： – 推理引擎和知识库的分离。为了避免重复，保持程序的效率是非常重要的。 – 尽可能使用统一表示。太多的表示可能会导致组合爆炸，并且“模糊了系 统的实际操作”。 – 保持简单的推理引擎。这样可以防止程序员深陷泥沼，并且更容易确定哪 些知识对系统性能至关重要。 – 利用冗余性。尽可能地将多种相关信息汇集起来，以避免知识的不完整和 不精确。
4
专家系统的特征
5
建立专家系统要思考的问题
6.1 专家系统及其发展
• 总体来说，专家系统因其在计算机科学和现实世界中的贡献而被视为人工智能 中最成功、最古老、最知名和最受欢迎的领域。
• 专家系统出现在20世纪70年代，当时整个人工智能领域正处在发展的低谷，人 们批判人工智能不能生成实时的、真实世界的工作系统。这个时期，由于人们 在计算机视觉领域获得了一些重要见解，R.J Popplestone发明了机器人；弗雷 迪所创建的玩具系统可以执行简单的任务，如组装玩具车或将咖啡杯放置在碟 子上；不久，麻省理工学院的特里·维诺格拉德发表了著名的论文《理解自然语 言》，等等，才使人们对人工智能又产生了一定的兴趣。但是由于早期的一些 系统，人工智能也得到了一些恶名。
6.1.3 专家的特点
• 格伦菲尔鲍讨论了这样一个事实，即专家具有一定的特点和技术，这使得他们 能够在其问题领域表现出非常高的解决问题的水平。一个关键的杰出特征就是， 他们能出色地完成工作。要做到这一点，他们要能够完成如下工作： – 解决问题——这是根本的能力，没有这种能力，专家就不能称为专家。与 其他人工智能技术不同，专家系统能够解释其决策过程。思考这样一个医 疗专家系统，这个系统能够确定你还有6个月的生命，你当然想知道这个结 论是如何得出的。
人工智能导论课件第6章第4-5节
6.5.2 振动故障诊断的专家系统
• VIBEX专家系统结合了决策表分析（DTA）和DT，决策表分析是通过已知案 例来构建的，而DT是为了做出分类，使用归纳式知识获取过程来构建。 VIBEX DT与机器学习技术相结合，比起ⅤIBEX（VIBration Expert）TBL方 法在处理振动原因和发生概率较高的案例时，其诊断更有效率。人类专家合作 构建DTA，这最终得到了由系统知识库组成的规则集。然后，人们使用贝叶斯 算法计算出规则的确定性因子。
6.5.2 振动故障诊断的专家系统
• 专家系统的重要作用之一是用于故障诊断。在昂贵、高速、关键机械运转的情 况下，故障的早期准确检测非常重要。在机械运转的情况下，异常情况的常见 指标是旋转机械的振动。检测到故障后，维护工程师能够识别症状信息，解释 各种错误信息和指示，并提出正确的诊断。换句话说，识别可能导致故障的组 件以及组件失败的原因。
人工智能导论
Introduction to artificial intelligence
• （1）规划——在这个阶段，根据所有可能的原子构型的集合中和质谱推导出 的约束一致的原子构型集合，还原出答案。应用约束，选择必须出现在最终结 构中的分子片段，剔除不能出现的分子片段。
• （2）生成——使用名为CONGEN的程序来生成可能的结构。“它的基础是组 合算法（具有数学证明的完整性以及非冗余生成性）。组合算法可以产生所有 在拓扑上合法的候选结构。通过使用‘规划’过程提供的约束进行裁剪，引导 生成合理的集合（即满足约束条件的集合），而不是巨大的合法集合。”
机器人学导论
机器人的动力学模型
牛顿-欧拉方程
拉格朗日方程
凯恩方法
雅可比矩阵
机器人的运动规划与控制
运动学：研究机器人末端执行器的位置和姿态信息 动力学：研究机器人末端执行器的力和力矩信息 运动规划：根据任务要求，规划机器人的运动轨迹 控制：通过控制器对机器人进行实时控制，实现运动规划
机器人的感知与感
05
知融合
01
添加章节标题
02
机器人学概述
机器人的定义与分类
机器人的定义： 机器人是一种能 够自动执行任务 的机器系统，具 有感知、决策、
执行等能力
机器人的分类： 根据应用领域、 结构形式、智能 化程度等不同， 机器人可分为多 种类型，如工业 机器人、服务机 器人、特种机器
人等
机器人学的研究领域
机器人设计：研究机器人的结构、 运动学和动力学
机器人的感知技术
添加项标题
视觉感知技术：通 过摄像头获取环境 信息，识别物体、 场景等，实现机器 人视觉导航、物体 识别等功能。
添加项标题
听觉感知技术：通 过麦克风获取声音 信息，识别语音、 音乐等，实现机器 人语音交互、音乐 识别等功能。
添加项标题
触觉感知技术：通过 触觉传感器获取接触 信息，识别物体的形 状、大小、硬度等， 实现机器人触觉导航、 物体抓取等功能。
执行器作用：根据控制信号执行相应的动作，如移动、转动等
机器人的感知系统
传感器类型：视觉、听觉、触觉等 传感器工作原理：图像处理、语音识别、触觉反馈等 传感器在机器人中的应用：导航、目标识别、物体抓取等 感知系统对机器人性能的影响：精度、稳定性、安全性等
机器人的运动学与
04
动力学
机器人的运动学方程
第一学期第六讲机器人导论
交叉敏感度/Cross-sensitivity
对与目标参数正交的环境参数的敏感度
误差与准确度/Error & Accuracy
传感器输出值与真实值之间的差
error
4.1.2
m =测量值 ，v = 真实值
移动机器人需要感知、分析和解释周围的状态 真实环境中的测量是动态变化并产生误差的. 例如:
变化的光照条件/changing illuminations 镜面产生的反射/specular reflections 吸收声光的表面/Light or sound absorbing surfaces 机器人传感器对机器人姿态和机器人环境动力学的交叉敏感度
光学陀螺仪/Optical Gyroscopes
商用开始于80年代初期在飞机上安装使用. 观学陀螺仪/Optical gyroscopes
利用同一光源发射的两个单色束角或激光光束获得 速度（导向）传感器. 一束顺时针行进通过光纤, 另一束绕圆柱体逆时针行进 激光光束沿着旋转方向行进 行进路径偏短-> 表现出较高的频率 两束光频率之差Df 正比于圆柱体的角速度 W 新的固体光学陀螺仪也是基于同样原理采用微加工工艺制作.
© R. Siegwart, I. Nourbakhsh
一般分类/General Classification (1)
/触觉 /轮置电机传感器
/朝向
4.1.1
© R. Siegwart, I. Nourbakhsh
一般分类/General Classification (2)
/地面信标 /主动测距
机器人学导论--ppt课件可编辑全文
关节变量
ppt课件
2
1.2 描述：位置、姿态和坐标系
位置描述
一旦建立坐标系，就能用一
个3*1的位置矢量对世界坐标 系中的任何点进行定位。因 为在世界坐标系中经常还要 定义许多坐标系，因此在位 置矢量上附加一信息，标明 是在哪一坐标系中被定义的。
例如：AP表示矢量P在A坐标系中的表示。
BP 表示矢量P在B坐标系中的表示。
c os90
c os120 c os30 c os90
XB XA
X
B
YA
X B Z A
c os90 c os90 cos0
]
YB X A YB YA YB Z A
ZB XA
ZB
YA
ZB Z A
ppt课件
5
坐标系的变换
完整描述上图中操作手位姿所需的信息为位置和姿态。机器人学中
在从多重解中选择解时，应根据具体情况，在避免碰撞的前 提下通常按“最短行程”准则来选择。同时还应当兼顾“多 移动小关节，少移动大关节”的原则。
ppt课件
23
4 PUMA560机器人运动学反解-反变换法
❖ 由于z4 , z5, z6 交于一点W,点W在基础坐标系中的位置仅与 1,2,3
有关。据此，可先解出 1,2,3 ，再分离出 4 ,5,6 ，并逐
PUMA560变换矩阵
ppt课件
21
将各个连杆变换矩阵相乘便得到PUMA560手臂变换矩阵
06T 01T (1)21T (2 )23T (3 )34T (4 )45T (5 )56T (6 )
什么是机器人运动学正解？ 什么是机器人运动学反解？
ppt课件
22
操作臂运动学反解的方法可以分为两类：封闭解和数值解、 在进行反解时总是力求得到封闭解。因为封闭解的计算速度 快，效率高，便于实时控制。而数值法不具有些特点为。 操作臂的运动学反解封闭解可通过两种途径得到：代数解和 几何解。 一般而言，非零连杆参数越多，到达某一目标的方式也越多， 即运动学反解的数目也越多。
机器人学导论chapter6
机器人学导论chapter6Manipulator DynamicsOutlineIntroduction运动学控制Why do we need to study the dynamics 4Given a set of force or torques applied the manipulator, try to calculate how the manipulator Given a desired trajectory, try to find out the desired torque inputs to cause this motion. E.g.: ControlContents of Dynamics:5RobotTwo methods for formulating dynamics model ：OutlineAcceleration of a Rigid Bodycalled linear acceleration /angular acceleration :Vectors of linear acceleration / angular acceleration can be described in different reference frame1.Linear acceleration of rigid body:9frame {A} and frame {B} have coincident origins, the velocity This form of the equation will be useful when deriving the corresponding acceleration equation.1.Linear acceleration of rigid body:10By differentiating1.Linear acceleration of rigid body:11origins are not coincident, we add one term which gives the origin of {B}:The above equation will be utilized to calculate thelinear acceleration of a manipulator (both revolute joint and prismatic joint). 2.Angular acceleration of rigid body: Consider that frame {B} rotate with respect to frame {A} with and frame {C} rotate with respect to frame {B} with , we can obtain:By differentiating:Applying equation (6.6):This equation will be utilized to calculate the angularacceleration of the links of a manipulator.Outline Mass DistributionMass Distributionexpressed in the following matrix form：whereMass moments of inertia Mass products of inertia Mass Distribution16As note, the inertia tensor is a functionof the location and orientation of thereference frame.{C}Where {C} is located at the center ofmass of the body.Mass Distributionwhereparallel-axis theorem:If the reference frame {C}(body frame) are selected such that theproducts of inertia being set to zero, the axes of this reference frameare called “principal axes（主轴）”, and the mass moment arenoted as “principal moments of inertia（主惯性矩）”.Outline1. Newton-Euler Dynamic Formulation 19rate of change of the linearmomentum is equal to theapplied forceLinear Momentum （动量） 1. Newton-Euler Dynamic Formulation 20Angular Momentum （角动量）Inertia Tensor1. Newton-Euler Dynamic Formulation where m is the mass of a rigid body, represent inertia tensor , F C is the external force on the center of gravity, N is the torque on the rigid body, v C represent the translational velocity , while ω is the angular velocity .2. Iterative (递推)Newton-Euler Dynamic Formulation 2.1 Compute velocities and accelerations Angular velocity from link to link:By differentiating:When joint i +1 is prismatic:2. Iterative (递推)Newton-Euler Dynamic Formulation The linear velocity of each link-frame origin:By differentiating: When joint i +1 is prismatic:The linear acceleration of the center of mass of each link:2. Iterative (递推)Newton-Euler Dynamic Formulation2. Iterative (递推)Newton-Euler Dynamic Formulation The torque-balance relationship for link i :2. Iterative (递推)Newton-Euler Dynamic Formulation 26Rearrange the force and torque equations:These equations are evaluated link by link, starting from linkn and working inward toward the base of the robot (inward force iterations ).2. Iterative (递推)Newton-Euler Dynamic Formulation As in the static case, the required joint torque are Found by taking the component of the torque Applied by one link on its neighbor: prismatic:2. Iterative (递推)Newton-Euler Dynamic Formulation 28Outward iterations: i: 0→n292. Iterative (递推)Newton-Euler Dynamic Formulation 2. Iterative (递推)Newton-Euler Dynamic Formulation Inward iterations: i: n →1移动关节转动关节2. Iterative (递推)Newton-Euler Dynamic Formulation32Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics All mass exists as a point mass : The vectors that locate the Center of mass for each link:The inertia tensor for each link:33Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics : There are no force acting on the end-effector:The base of the robot is not rotating:To include gravity force, we will use:34Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics : The rotation between successive 35Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics iteration for link 1:36Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics iteration for37Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics iteration for 38Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics : The outward iteration for 39Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics Example:Step 4: The outward iteration for link 2:40Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics : The outward iteration for link 2:41Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics : The inward iteration for 42Newton-Euler Formulation of Manipulator DynamicsNewton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics 44Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics torque: Written in Matrices Form:Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics Example:有效惯量(effective inertial)：关节i 的加速度在关节i 上产生的惯性力Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics 耦合惯量(coupled inertial)：关节i,j 的加速度在关节j ,i 上产生的惯性力Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics 向心加速度(acceleration centripetal)系数关节i,j 的速度在关节j ,i 上产生的向心力Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics 哥氏加速度(Coriolis accelaration)系数：关节j,k 的速度引起的在关节i 上产生的哥氏力(Coriolis force)Newton-Euler Formulation of Manipulator Dynamics 重力项(gravity)：关节i,j 处的重力OutlineLagrangian Formulation of Manipulator Dynamics 51Lagrangian Formulation of Manipulator Dynamics522-links manipulatorand Potential Energy Lagrangian Formulation of Manipulator Dynamics 53Example:2-links manipulatorKinetic Energy K 2 and Potential Energy P 2 of link 2:where Lagrangian Formulation of Manipulator Dynamics542-links manipulatorLagrangian Formulation of Manipulator Dynamics55OutlineFormulation Manipulator Dynamics in Cartesian Space The above dynamic equations is developed interms of the manipulator joint angles (jointspace).We could use the serial-link nature ofmechanism to advantage in deriving theequations.Sometimes, it might be desirable to express thedynamics with respect to Cartesian variablesform.57Formulation Manipulator Dynamics in Cartesian Space58 whereSummarySummarize steps to form Lagrangian Equation of n-link。
机器人学PPT课件
L—连杆数，n——关节数，
f i—— 第I 个关节的自由度数
L=14，
n=18，其中：6个万向节（自由度为3）
6个球套节（自由度为2）
6个移动副（自由度为1）
则：F=6(14 –18-1)+36=6
四、手爪
手爪功能： 手爪亦称抓取机构，通常是由手指、传动机构和驱 动机构组成， 手爪用于抓取物体，并进行细微操作。
手爪设计要点：自身的大小、形状、结构和自由度。 手爪设计依据：作业对象的大小、形状和位姿等几何条件；
重量、硬度、表面质量等物理条件； 手爪与被抓物体的接触状态、物体表面状况； 足够的夹持力，适当的精度。 手爪类型： 吸盘式手爪（真空吸盘和电磁吸盘等）、承托型的 叉子和悬挂式手爪、吊钩等。 手爪结构形式：夹持式手爪、多关节手爪和顺应手爪。
θr=1/2(φA-φB),θp=1/2(φA+φB)
2．三轴垂直相与θ3的轴线垂直，三轴交于一点。 它是由安装在远距离的驱动装置带动几组伞齿轮旋转。
设输入的转角是φ1，φ2和φ3 ，相互啮合的齿轮齿数相等，则输 出的关节角为 θ1=φ1 θ2 =φ1-φ2 θ3 =2φ1+φ2-φ3
电机驱动 液压驱动和气动等。
二、控制插补方法 点位控制：点位控制仅要求工具通过一系列空间的点
，点与点之间的 路径并不严格要求。这类控制常用于点焊， 上、下料，抓、放等作业。
连续控制：连续路径（也称可控路径）控制是指末端
执行器可跟踪三维空间中规定的路径，这是个富于挑战性的控 制问题，他常应用于喷漆、弧焊和粘接等操作。
上面介绍的两种三自由度的手腕的共同点是三轴相交于一点，这个交 点通常取为腕坐标的原点，成为腕参考点。
机器人导论01绪论PPT课件
1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报 箱”，并在纽约举行的世界博览会上展出，它是一个电动机器人， 装有无线电发报机，可以回答一些问题，但该机器人不能走动。
春秋后期，据《墨经》记载，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行 “三日不下” 。
公元前2世纪，古希腊人发明了最原始的机器人──太罗斯，它是以水、 空气和蒸汽压力为动力的会动的青铜雕像，它可以自己开门，还可以 借助蒸汽唱歌。
1800年前的汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计 里鼓车，计里鼓车每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。
(6) 机器人语言；
(7) 装置与系统结构；
(8) 机器人智能等。
网络化控制与智能仪器仪表教育部
26.09.2020
重点实验室
9
1.3 机器人的定义和分类
（Definition and Classifying for Robots）
网络化控制与智能仪器仪表教育部
26.09.2020
重点实验室
4
1.2 机器人的发展历史
( The Developing History of Robots )
古代“机器人”——现代机器人的雏形
人类对机器人的幻想与追求已有3000多年的历史
西周时期，我国的能工巧匠偃师研制出的歌舞艺人，是我国最早记载 的机器人。
网络化控制与智能仪器仪表教育部
26.09.2020
重点实验室
机器人学导论
1 a tan 2( py px ) a tan 2( d2
) 有两个可能
px2
p
2 y
d
2 2
的解。
反解的多解性
5 PUMA560运动学反解-Pieper方法
❖ 对于6自由度的机器人而言，运动学反解非常复杂， 一般没有封闭解。只有在某些特殊情况下才可能得到封闭 解。不过，大多数工业机器人都满足封闭解的两个充分条 件之一（Pieper准则）
s in 1
0
c os 1
0
0 0 1 0
0
0 0 1
cos 2 sin 2 0 L1
21T
sin 2
0
cos 2
0
0 1
0
0
0
0
0
1
cos 3 sin 3 0 L2
23T
sin 3
0
cos 3
0
0 1
首先将BP 变换到一个中间坐标系，这个坐标系和{A}的
姿态相同、原点和{B}的原点重合，可由左乘矩阵
A B
R
得到。
然后用矢量加法将原点平移，得到：AP
BARB
P
PA BORG
可以写成：
定义一个4*4的矩阵算子并使用了4*1位置矢量，这样 可写成：
A B
RB
P
1
PA BORG
4
-90°
a3
d4
θ4（0°）
5
90°
0
0
θ5（0°）
6
-90°
0
0
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
液压系统具有最高的
注意：对液压系统，重量由液压驱动器和液压功率源两部 分（驱动器起到驱动机器人关节的作用，而后者起到提供能量 的作用）组成。同时对于液压系统来说，工作压强越高，功率 越大，维护越困难，越易产生危险。
2 规划子系统
包含建模、理解处理和规划智能处理过程。在建模阶段， 来自传感器的数据用该任务的数学模型融合并形成一个参 考模型。使用这个参考模型，理解处理阶段选择策略以执 行该任务。规划阶段将这些策略转换成机器人控制程序。
3 控制子系统
执行上述转换的程序。
4 电气子系统
对于电动驱动器，将来自控制子系统的驱动器数据输入 给电气子系统。而一般的液压和气动驱动器一般是由电动 控制阀控制，也可以用电动驱动器控制方法实现。这个子 系统也包含计算机、接口和动力源。
5 机械子系统
这些驱动器驱动机械子系统中的机构以使该机器人在一 定环境下工作并完成给定的任务。
6 传感子系统
机器人和环境参数由传感子系统监测。传感器信息被用 于控制回路的反馈控制，探测危险环境、确定任务是否被 正确执行等。
§6.1 机器人机械系统及构成
（一）机器人操作臂
模仿人类手臂运动的操
作器叫做关节臂。
我们假设通过一组减速比为N的减速齿轮将惯量为 I l 的 负载连在惯量 I m（包括减速齿轮的惯量)的电机上，如 下图所示：
电机及负载上的力矩及速度比为：
Tl NTm
l N1 m以及l N1 m
列出系统的力矩平衡方程，可得： TmImmbmmN 1Tl ImmbmmN 1(Ill bll)
Immb
如图所示的PUMA机器 人就是一种最为普通的关 节臂。
（二）腕部结构
机器人手臂具有3个自由度以到达 空间任意位置，为了描述完整的空 间姿态，要求手腕也要有3个自由度 以实现空间任意姿态。典型的3自由 度旋转式机器人手腕类似于人的手， 通常用航海术语描述：ROLL(滚动)； PITCH(俯仰)；YAW(偏转)。手腕中 很少采用滑动关节。
3 常用驱动器
电动机、伺服电机、步进电机、直接驱动电动机、液压 驱动器、气动驱动器、形状记忆金属驱动器、磁致伸缩驱 动器。
6.2.1 驱动系统的性能
（一）重量、功率-重量比和工作压强
驱动系统的重量及功率-重量比至关重要，我们可以利用功 率/重量来评价一个驱动系统。
气动系统的功率-重量比最低
电子系统的功率-重量比属中等水平
（二）刚度和柔性
定义
刚度是材料对抗变形的阻抗，柔度正好与之相对。刚度越 大，使它变形所需的负载越大，柔性越大，在负载作用下越 容易变形。
影响刚度和柔度的因素
弹性模量越大，刚度越大。如液压系统弹性模量大，刚性 好；气动系统很容易压缩，柔性好。
对系统的影响
刚性系统对变化负载和压力响应快，精度高，在负载作用 下弯曲或变形小，对位置保持精度高。但刚性系统易损坏。
齿轮齿条平行手爪夹持器
柔性工具连接器
末端执行器关键部件：
（1）末端工具； （2）手爪快速更换装置； （3）控制功能部分。
§ 6.2 驱动器
1 驱动器的概念
如果连杆及关节相当于人的骨骼，那么驱动器相当于人 体肌肉，它通过移动或转动连杆来改变机器人的构型。
2 驱动器的特征
足够的功率、轻便、经济、精确、灵敏、可靠且便于维 护。
由于手腕设计的复杂
性，许多低价值的机器人 手腕只有两个自由度。典 型两个自由度的手腕由圆 锥差动齿轮组成，它可以 完成ROLL(滚动)、PITCH (俯仰)两个动作。
Mini-Mover 5机器人臂的2自由度腕
Hobert Motoman 机器人腕
Cincinnati Milacron 机器人腕T3
第6章 驱动控制
机器人的子系统主要包括： 1 处理子系统
工作环境、人、将执行的任务环境、其它机器人及工作 运动单元；
2 规划子系统
概念的形成、传感信息处理及集成、世界模型的建立、 任务模型建立及规划、轨迹规划、避碰、夹持规划等。
3 控制子系统
力学模型、处理模型、坐标传递、开闭环控制等。
4 电气子系统
我们必须在这两个矛盾的性能之间进行平衡。
（三）减速齿轮的使用
液压活塞只做很小的移动便可输出全部的力。因此没 有必要用减速齿轮链来增大力矩并使操作速度降低。因此， 将驱动装置直接安装在机器人连赶上，就能简化设计、降 低系统重量和成本、降低关节的转动惯量和间隙、提高系 统的可靠性和降低噪声。
电机通常以很高速度旋转，显然人们不希望机器臂的 速度也这么高，因此必须设置减速齿轮。同时也增加了成 本和零件数，以及间隙和旋转体的转动惯量。而且因为连 杆可以转动很小的角度，因此使用齿轮也增加了系统的分 辨率。
由于手腕设计的复杂
性，许多低价值的机器人 手腕只有两个自由度。典 型两个自由度的手腕由圆 锥差动齿轮组成，它可以 完成ROLL(滚动)、PITCH (俯仰)两个动作。
Mini-Mover 5机器人臂的2自由度腕
Hobert Motoman 机器人腕
Cincinnati Milacron 机器人腕T3
式中 bm 和 b l 分别为电机和负载的粘性摩擦系数。 从方程可以看出，负载在电机轴上的有效转动惯量 与减速比的平方成反比，即：
电机、计算机、接口、传感器、动力源等；
5 机械子系统
机械臂、手爪、腕、移动车、驱动器、连杆、关节、齿 轮、齿条、链条等；
6 传感子系统
内部的：位置、速度、加速度、力、力矩等； 外部的：视觉、接触觉、声觉、化学等。
机器人各子系统主要功能为：
1 处理子系统
将机器人执行的任务细化成一系列机器人所能够执行的 步骤。
IBM 7665机器人腕结构 Cincinnati Milacron 机器人腕 Puma 机器人腕
（三）末端执行器
工业机器人的夹持器（末端执行器）可以 粗略地比作人的手，最简单的夹持器是一个 带有绕一个公共轴转动的两个手爪的钳子， 当这样两个手爪相距较近且当（1）所夹持 的物体要求一定压力以保持物体不致掉落下 来；（2）对于多指手爪，每一个与物体接 触的关节与物体间都要产生一个作用力，所 有作用于夹持物体上的合力等于零—多指手 爪夹持物体的基本判断准则。