机器人控制系统 PPT
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ABB机器人控制器概述-PPT
齐纳阻挡单元
齐纳阻挡单元是一个电路,它对输出 电压和电流设置极限值.这意味着在 危险区内,短路等情况下,短路火花 将由齐纳阻挡单元限制,使其不能产 生足够的能量使危险气体点火.
齐纳阻挡单元I/O配线
18VDC
Zener Barrier
A zener barrier is a circuit which sets a limit for voltage and current of the output. This means that in a case of short circuit etc. in the hazardous area, the spark produced will be limited by the zener barrier and not able to produce sufficient energy to cause ignition of hazardous gases.
控制系统—继电器单元ACRB
The ACRB unit serves as a central point for various functions in the control system such as emergency stop chain and run chain with associated relays and also to streamline wiring to reduce cable branching etc.
控制系统Misc.—系统指示灯板ALED
原理图
控制系统—分布式输入/输出&通讯模块
标准连接
可选连接
Standard Digital I/O The system provides connections for 16 digital inputs and 16 digital outputs for general purpose connections.
《机器人控制》PPT课件
同样可得活塞位移X与配油器输入信号（位移误 差信号）U间的关系为：
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5.l机器人的基本控制原则
5.1.2伺服控制系统举例 2．电一液压伺服控制系统
据式（5.5）、（5.6）和图5.4可得系统的传递 函数:
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5.l机器人的基本控制原则
5.1.2伺服控制系统举例 2．电一液压伺服控制系统 当采用力矩电动机作为位移给定元件时
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5.2 机器人的位置控制
机器人为连杆式机械手，其动态特性具有高度的非线性。 要控制这种由马达驱动的操作机器人，用适当的数学方 程式来表示其运动是十分重要的。这种数学表达式就是 数学模型，或简称模型。控制机器人运动的计算机，运 用这种数学模型来预测和控制将要进行的运动过程。
式中，1很小而又可以忽略时
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5.l机器人的基本控制原则
5.1.2伺服控制系统举例
3．滑阀控制液压传动系统 图5．5表示出一个简单的滑阀控制液压传动系统 的结构框图。其中所用的控制阀为四通滑阀。
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5.l机器人的基本控制原则
5.1.2伺服控制系统举例 3．滑阀控制液压传动系统
5.1.2伺服控制系统举例
3．滑阀控制液压传动系统
式中，c＝k1n为闭环系统的自然角振荡频率；
c k1 为闭环系统的阻尼系数：2 1 为k1闭环系统
的第二时间常数；另一时间常数为1。
式（5.25）即为所求闭环系统的传递函数。从此式 可见，此闭环系统为一等价三阶系统。我们往往把 它简化为一个一阶环节与一个二阶环节串联的系统。 这样，便于对系统进行分析与研究。
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PID控制器参数整定的一般规律
第六章 工业机器人控制PPT课件
6.1 工业机器人控制的特点及分类
一、工业机器人控制的特点
工业机器人控制系统一般是以机器人的单轴或多轴运 动协调为目的的控制系统。 ➢传统的自动机械哥有是氏些以力书自，中身也Co的翻rio为动lis科作fo氏为rc力e重，。点，而工业机 器人的控制系统更在着地重理学本中体又与称操为作地对转象的相互关系。 ➢工业机器人的控偏制向与力机，构是运地球动在学转及动动力学密切相关。
工业机器人及应用－机电工程学院
工业机器人控制的特点及分类
二、工业机器人控制的分类
工业机器人控制结构的选择，是由工业机器人所执 行的任务决定的。
按运动坐标控制方式
关节空间运动控制 程序控制系统 直角坐标空间运动控制
按适应程度
适应性控制系统
按控制机器人数目 按运动控制方式
单人控工系智统能控制系统 位置控制 群控系统 速度控制
设 工计 业这机样器的人控的制 控系 制统 是， 个其多中输心入问一题多是输保出证控所制得系到统的。我 闭们环 把系 每统个满关足节一作定 为的 一性 个能 独指 立标 的要 系求 统， 。它 因最 而基，本对的于准一则个具 是有系m个统关的节稳的定工性业。机我器们人讲来系说统，是我稳们定可的以，把是它指分它解在成实m 现个独所立规划的的单路输径入轨一迹单时输，出即控使制在系一统定。的这干种扰独作立用关下节，控制 其方法误是差近仍似然的保，持因在为很它小忽的略范了围工之业内机。器在人实的际运中动，结可构以特 利点，用即数学各分个析关的节方之法间，相①互根耦据合系和统随的形模位型变和化假的设事条实件。如 判果断 对量系 于，机工统更装器业的高于人机稳性机本器定能器身人性 要人、 接和 求各控 受动 的关制 控态 机节系 制品 器上统 系质 人的和 统， 控传轨 发② 制感迹 出也 ，器规 的可 则测划 关以 必出器 节采须关之驱用考节间动仿虑位的力真更置关矩和有矢系矢效 实的验 动量的 态和方模关法型节判、速别更度系 高矢统 级量的 的，优 控再劣 制反。 方馈法到和控更制完器善上的，计这算样机由体反系
《机器人的控制系统》课件
自主导航
通过路径规划和导航算法，实现无人机的自主飞行和自动巡航。
THANKS
功能
机器人控制系统的主要功能包括感知 、决策、执行和反馈，使机器人能够 自主或半自主地完成复杂任务。
机器人控制系统的组成与分类
组成
机器人控制系统通常由感知系统、决策系统、执行系统和反馈系统等组成。
分类
根据控制方式和结构，机器人控制系统可分为集中式、分布式和混合式控制系 统。
机器人控制系统的历史与发展
历史
机器人控制系统的发展可以追溯到20世纪50年代，随着计算 机技术、传感器技术和算法的发展，机器人控制系统的性能 和功能不断得到提升。
发展
未来机器人控制系统的发展将更加注重智能化、自主化和协 同化，同时随着技术的进步，机器人控制系统将更加广泛地 应用于各个领域。
02
机器人感知系统
感知系统的组成与功能
《机器人的控制系统》ppt课件
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目录
• 机器人控制系统概述 • 机器人感知系统 • 机器人运动控制系统 • 机器人智能决策系统 • 机器人控制系统实例分析
01
机器人控制系统概述
机器人控制系统的定义与功能
定义
机器人控制系统是用于指导机器人完 成预设任务的一系列软硬件设备和算 法。
组成
智能决策系统由感知、决策和执行三个部分 组成。感知部分负责收集环境信息，决策部 分根据感知信息进行决策，执行部分则根据 决策结果控制机器人行动。
功能
智能决策系统的主要功能是使机器人能够自 主地适应环境变化，进行有效的任务规划和 行动决策，提高机器人的自主性和智能化水 平。
决策算法与实现
决策算法
感知系统的组成
第七章机器人控制新 72页PPT文档
驱动控制器2
驱动控制器3
驱动控制器4
机器人本体
机器人控制系统的构成
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第七章 机器人控制
分析各层（级）的关系与区别
知识粒度 数据处理 功能类别
作业控制级
粗
模糊
决策
运动控制级
中
精确 任务分解
驱动控制级
细
精确
控制
通过分层递阶的组织形式才能完成复杂任务
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第七章 机器人控制
Θ为表示旋转关节或平移关节位移的n×1向量;
为表示旋转关节力矩或平移关节力的n×1向量
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前馈控制和超前控制 前馈控制：从给定信号中提取速度、加速度信号。把它加在伺服系统 的适当部位，以消除系统的速度和加速度跟踪误差。 超前控制：估计下一时刻的位置误差，并把这个估计量加到下一时刻 的控制量中。
2019/9/514 Nhomakorabea第七章 机器人控制
各种智能控制策略
记忆－修正控制 (迭代学习控制 ) 记忆前一次的运动误差，改进后一次的控制量；适用于 重复操作的场合。 听觉控制 有的机器人可以根据人的口头命令做出回答或执行任务， 这是利用了声音识别系统。 视觉控制 常将视觉系统用于判别物体形状和物体之间的关系，也 可以用来测量距离、选择运动途径。 递阶控制（组织级、协调级、执行级） 最低层是各关节的伺服系统，最高层是管理（主）计算 机；大系统控制理论可以用在机器人系统中。
解耦控制(decoupling control) 鲁棒控制(robustness control) 容错控制(fault tolerant control)
第七章 机器人控制
多变量控制系统的一般结构 传递函数矩阵：开环传递函数矩阵，闭环传递函数矩 阵 多变量系统分析和计算的特殊性：变量是向量，传函 是矩阵（矩阵的计算不满足交换律） 多变量系统控制的发展： 1.状态空间法：
2024年度-机器人教学课件(共26张PPT)pptx
介绍了机器人常用传感器类型、 工作原理及在机器人感知中的应 用。
机器人自主导航与定位
阐述了机器人自主导航的基本原 理、定位方法及SLAM技术。
机器人基本概念与分类
机器人操作系统与编程
介绍了机器人的定义、发展历程 、分类及应用领域。
介绍了ROS的基本概念、功能特 点、常用命令及编程实践。
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学生自我评价报告分享
第三代机器人
智能型机器人，具备自主 学习和决策能力，能够适 应复杂环境和任务。
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未来趋势展望
人机协作
随着人工智能技术的发展，未来 机器人将更加注重与人类的协作 ，共同完成任务。
应用领域拓展
随着技术进步和应用需求增加， 机器人将在更多领域得到应用， 如医疗、教育、娱乐等。
自主化
机器人将具备更高的自主性和智 能化水平，能够独立完成复杂任 务。
以促进课程的不断完善和提高。
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下一步学习计划和资源推荐
深入学习机器人相关领域知识
鼓励学生继续深入学习机器人相关领域知识，如机器视觉、深度学习在机器人中的应用等 。
参加机器人竞赛和项目实践
推荐学生参加各类机器人竞赛和项目实践，锻炼自己的实践能力和团队协作能力。
利用在线资源进行自主学习
推荐学生利用MOOCs、在线实验室等资源进行自主学习和实践操作，提高自己的学习效 果和兴趣。
01
学习成果展示
通过课程学习，学生能够掌握机器人基本概念、运动学与控制、传感器
与感知、自主导航与定位等关键知识点，并具备一定的实践操作能力。
02
学习方法分享
学生可以采用多种学习方法，如课前预习、课后复习、小组讨论、实践
操作等，以提高学习效果和兴趣。
工业机器人电控ppt
反转 VD60.1：运动包络运行完成标志，PTO0_CTRL中的“Done”参数； v100.2：反转运行状态； v101.4：反转结束；
I0.2：反转按钮； V100.2：反转运行状态； V101.2：复位完成标志。正反转自动运行前必须复位完成；
Q0.2：电机方向；
6、手动正转
手动正转是对电机的点动控制，需要一直按住按钮，电机才能运行。 运行至正限位后，即使按住按钮也不能运行，只能反向运行。
复位状态下，复位指示灯亮。
指示灯
述职完毕
THANKS
单击此处添加文本
正反转运行时，运行指示灯亮。
述职完毕
THANKS
单击此处添加文本
(2)、点动运行
EN：使能端，SM0.0保持常通； RUN：启用该参数加速至设定速度运行，停用该参数电机减速停止； Speed：设定手动运行的最高速度； Error：本子程序的错误代码，“0”表示无错误； C_Pos：如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，C_Pos参数包含用脉冲数目表示的模块； 否则此数值始终为零。
单击“完成”，在弹出的对话框中选择“是”。 运动包络设置完成。在调用子程序中出现Q0.0对应的位控子程序。
六、PLC程序
VD1033：运动包络加速脉冲数； VD1053：运动包络减速脉冲数； VD1080：运动包络加减速脉冲； VD1080=VD1033+VD1053+1。
1、上电初始化
Q0.2：驱动器方向信号
常用可编程控制器PLC
电气元器件
直流继电器：进行弱电的开关控制； 开关电源：提供控制系统所需的直流电源 按钮、指示灯、急停按钮：负责系统运行的控制、状态指示及紧急停止。 断路器：系统的总电源开关，同时为系统提供过流、短路及漏电保护； 噪声滤波器：过滤供电系统中的电噪声 交流继电接触器：进行强电的开关控制
机器人的控制系统(PPT163页)
一、机器人控制系统的结构
图5-5 分散控制方式的控制框图
一、机器人控制系统的结构
两级分布式控制系统通常由上位机、下位机和网络组成。上位机 可以进行不同的轨迹规划和算法控制，下位机用于进行插补细分、控 制优化等。上位机和下位机通过通信总线相互协调工作。这里的通信 总线可以是RS 232、RS 485、EEE 488及USB总线等形式。现在， 以太网和现场总线技术的发展为机器人提供了更快速、稳定、有效的 通信服务，尤其是现场总线。现场总线应用于生产现场，在微机化测 量控制设备之间实现双向多结点数字通信，从而形成了新型的网络集 成式全分布控制系统——现场总线控制系统(fieldbus control system， FCS)。在工厂生产网络中，将可以通过现场总线连接的设备统称为现 场设备/仪表。从系统论的角度来说，工业机器人作为工厂的生产设备 之一，也可以归纳为现场设备。在机器人系统中引入现场总线技术后， 更有利于机器人在工业生产环境中的集成。
学习单元一 机器人的控制系统概述
一、机器人控制系统的特点
多数机器人的结构是一个空间开链结构，各个关节的运动 是相互独立的，为了实现机器人末端执行器的运动，需要多关 节协调运动，因此，机器人控制系统与普通的控制系统比较， 要复杂一些。具体来讲，机器人控制系统主要具有以下特点。
(1)机器人控制系统是一个多变量控制系统，即使简单的工 业机器人也有3～5个自由度，比较复杂的机器人有十几个自由 度，甚至几十个自由度，每个自由度一般包含一个伺服机构， 多个独立的伺服系统必须有机地协调起来。例如，机器人的手 部运动是所有关节的合成运动，要使手部按照一定的轨迹运动， 就必须控制各关节协调运动，包括运动轨迹、动作时序等多方 面的协调。
二、机器人控制系统的组成
《机器人控制》课件
总结词
描述机器人轨迹规划的方法和步骤。
详细描述
介绍机器人轨迹规划的定义、目的和意义，以及基于时间、基于距离、基于加速 度等轨迹规划方法，并给出相应的规划步骤和实例。
04
机器人控制算法
基于规则的控制算法
基础且常用
基于规则的控制算法是机器人控制中最为基础和常用的算法之一。它根据预先设 定的规则或逻辑，对机器人的运动进行控制。这种算法通常比较简单，易于实现 ，适合于一些简单的、确定性强的任务。
详细描述
介绍机器人运动学的定义、研究内容 、坐标系建立、运动学方程的建立等 基本概念，以及正运动学和逆运动学 的求解方法。
机器人动力学基础
总结词
描述机器人动力学的基础概念和原理。
详细描述
介绍机器人动力学的基本概念，如牛顿-欧拉方程、拉格朗日方程等，以及机器 人在各种运动状态下的动力学特性。
机器人轨迹规划
服务机器人应用实例
家庭服务
服务机器人进入家庭，提 供清洁、烹饪、照看老人 和儿童等服务，提高家庭 生活质量。
医疗护理
服务机器人在医疗护理领 域协助医生诊断、护理病 人，提高医疗服务水平。
旅游导览
服务机器人在旅游景区提 供导览服务，为游客提供 详细的信息和便利的导航 。
特种机器人应用实例
深海探测
特种机器人潜入深海进行资源勘探、海洋生物研 究等，拓展人类对海洋的认识。
《机器人控制》ppt课件
• 机器人控制概述 • 机器人感知与决策 • 机器人运动控制 • 机器人控制算法 • 机器人应用实例
01
机器人控制概述
机器人控制的基本概念
机器人控制
控制系统的目标
指通过预设的算法或指令，使机器人 按照要求完成一系列动作或任务的过 程杂、精确的 任务。
描述机器人轨迹规划的方法和步骤。
详细描述
介绍机器人轨迹规划的定义、目的和意义，以及基于时间、基于距离、基于加速 度等轨迹规划方法，并给出相应的规划步骤和实例。
04
机器人控制算法
基于规则的控制算法
基础且常用
基于规则的控制算法是机器人控制中最为基础和常用的算法之一。它根据预先设 定的规则或逻辑，对机器人的运动进行控制。这种算法通常比较简单，易于实现 ，适合于一些简单的、确定性强的任务。
详细描述
介绍机器人运动学的定义、研究内容 、坐标系建立、运动学方程的建立等 基本概念，以及正运动学和逆运动学 的求解方法。
机器人动力学基础
总结词
描述机器人动力学的基础概念和原理。
详细描述
介绍机器人动力学的基本概念，如牛顿-欧拉方程、拉格朗日方程等，以及机器 人在各种运动状态下的动力学特性。
机器人轨迹规划
服务机器人应用实例
家庭服务
服务机器人进入家庭，提 供清洁、烹饪、照看老人 和儿童等服务，提高家庭 生活质量。
医疗护理
服务机器人在医疗护理领 域协助医生诊断、护理病 人，提高医疗服务水平。
旅游导览
服务机器人在旅游景区提 供导览服务，为游客提供 详细的信息和便利的导航 。
特种机器人应用实例
深海探测
特种机器人潜入深海进行资源勘探、海洋生物研 究等，拓展人类对海洋的认识。
《机器人控制》ppt课件
• 机器人控制概述 • 机器人感知与决策 • 机器人运动控制 • 机器人控制算法 • 机器人应用实例
01
机器人控制概述
机器人控制的基本概念
机器人控制
控制系统的目标
指通过预设的算法或指令，使机器人 按照要求完成一系列动作或任务的过 程杂、精确的 任务。
工业机器人的组成ppt课件
部运动。
腰部：立柱，是 支撑手臂的部件，
其作用是带动臂 7
二、机械部分 2. 驱动—传动装置
工业机器人的驱动系统包括驱动器和传动 机构两部分，它们通常与执行机构连成机 器人驱本动体系统。
驱动器 传动机构
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二、机械部分
2. 驱动—传动装置 工业机器人
驱动器通常有：
➢ 电机驱动：直流伺服电机、 步进电机、交流伺服电机。
传动机构常用的有：谐波减速器、滚珠丝 杆、链、带以及各种齿轮系。
传动机构 谐波传动 螺旋传动 链传动 带传动 齿轮传动
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二、机械部分 2. 驱动—传动装置
- 由谐波发生器（椭圆形凸轮 及薄壁轴承）、柔轮（在柔 性材料上切制齿形）以及与 它们啮合的钢轮构成的传动 机构
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三、控制部分 1. 人机交互系统
驱动器
➢ 液压驱动； ➢ 气动驱动。
各种电、液、气装置
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驱动器
直动 气缸
气动
气动 马达
气爪
液压
液压 液压 马达 缸
直流 伺服 电动 机
电动
交流 伺服 电动 机
步进 电动 机
电液 气综 合驱 动
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直流伺服电机与驱动放大器
交流伺服电机
驱动放大器
直流无刷电机
步进电机
直驱电机
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二、机械部分 2. 驱动—传动装置
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四、传感部分 2. 机器人-环境交互系统
机器人-环境交互系统实现工业机器人与 外部环境中的设备相互联系和协调的系统。
工业机器人与外部设备集成为一个功能单元, 如加工制造单元、多台机器人、多台机床或 设备、多个零件存储装置等集成为一个去执 行 复杂任务的功能单元。
《机器人控制技术》课件
总结词
机器人控制技术是机器人技术的重要组成部分，它利用计算机系统对机器人的运动进行精确控制，实现各种复杂动作和任务。机器人控制技术具有高效性、精确性、可靠性和自主性等特点，能够提高机器人的作业效率和精度，降低故障率，增强机器人的自主性和适应性。
详细描述
总结词：机器人控制技术经历了从传统控制方式到现代智能控制方式的转变，其发展历程包括手动控制、程序控制、离线编程控制、示教再现控制和智能控制等阶段。
总结词
总结词：机器人运动控制技术广泛应用于工业制造、医疗康复、航空航天、服务娱乐等领域。详细描述：在工业制造领域，机器人运动控制技术被广泛应用于自动化生产线、装配线、焊接线等场合，能够提高生产效率、降低人工成本、保证产品质量。在医疗康复领域，机器人运动控制技术可以实现精细化的手术操作、康复训练等，有助于提高医疗水平和康复效果。在航空航天领域，机器人运动控制技术被用于无人机的飞行控制、空间机器人的姿态控制等，能够提高飞行和操作的稳定性和精度。在服务娱乐领域，机器人运动控制技术可以实现机器人的自主导航、人机交互等，提高服务质量和用户体验。
未来机器人运动控制技术的发展趋势包括智能化、模块化、标准化和网络化。
总结词
随着人工智能和计算机技术的发展，机器人运动控制技术将越来越智能化，能够实现自主学习和决策，提高机器人的自主性和适应性。同时，机器人运动控制技术将趋向于模块化和标准化，方便实现不同机器人之间的互操作和协同工作。此外，随着物联网和云计算技术的发展，机器人运动控制技术将实现网络化，能够实现远程控制和数据共享，提高机器人的可维护性和扩展性。
特点
实时性、准确性、可靠性和自适应性。实时性是指感知系统能够快速响应环境变化；准确性是指感知数据应尽可能精确地反映实际情况；可靠性是指感知系统应具有较高的稳定性和可靠性；自适应性是指感知系统应能根据环境变化进行自我调整和优化。
机器人控制技术是机器人技术的重要组成部分，它利用计算机系统对机器人的运动进行精确控制，实现各种复杂动作和任务。机器人控制技术具有高效性、精确性、可靠性和自主性等特点，能够提高机器人的作业效率和精度，降低故障率，增强机器人的自主性和适应性。
详细描述
总结词：机器人控制技术经历了从传统控制方式到现代智能控制方式的转变，其发展历程包括手动控制、程序控制、离线编程控制、示教再现控制和智能控制等阶段。
总结词
总结词：机器人运动控制技术广泛应用于工业制造、医疗康复、航空航天、服务娱乐等领域。详细描述：在工业制造领域，机器人运动控制技术被广泛应用于自动化生产线、装配线、焊接线等场合，能够提高生产效率、降低人工成本、保证产品质量。在医疗康复领域，机器人运动控制技术可以实现精细化的手术操作、康复训练等，有助于提高医疗水平和康复效果。在航空航天领域，机器人运动控制技术被用于无人机的飞行控制、空间机器人的姿态控制等，能够提高飞行和操作的稳定性和精度。在服务娱乐领域，机器人运动控制技术可以实现机器人的自主导航、人机交互等，提高服务质量和用户体验。
未来机器人运动控制技术的发展趋势包括智能化、模块化、标准化和网络化。
总结词
随着人工智能和计算机技术的发展，机器人运动控制技术将越来越智能化，能够实现自主学习和决策，提高机器人的自主性和适应性。同时，机器人运动控制技术将趋向于模块化和标准化，方便实现不同机器人之间的互操作和协同工作。此外，随着物联网和云计算技术的发展，机器人运动控制技术将实现网络化，能够实现远程控制和数据共享，提高机器人的可维护性和扩展性。
特点
实时性、准确性、可靠性和自适应性。实时性是指感知系统能够快速响应环境变化；准确性是指感知数据应尽可能精确地反映实际情况；可靠性是指感知系统应具有较高的稳定性和可靠性；自适应性是指感知系统应能根据环境变化进行自我调整和优化。
《机器人控制》课件
结语
对机器人控制的展望
机器人控制将在不断推动科技和社会的进步中发挥 越来越重要的作用，其潜力和可能性令人兴奋和期 待。
机器人控制的现状与未来
回顾机器人控制的发展历程，探讨目前的应用和技 术，展望未来的发展方向。
轨迹控制
在给定的路径上控制机器人的运动，使其按照规 定的轨迹执行任务。
力控制
通过控制机器人的力量和压力，使其能够应对不 同的物体和环境。
路径规划控制
通过路径规划算法来控制机器人的运动，使其能 够自动选择最优路径。
机器人控制的方法
1 PID控制
2 模糊控制
使用PID（比例、积分和微分）算法来控制机 器人的动作和位置。
1 人பைடு நூலகம்智能和机器学习的应用
将人工智能和机器学习技术与机器人控制相 结合，实现更智能和自主的机器人系统。
2 机器人与人类的合作
发展和研究机器人与人类之间的协作与合作 方式，实现人机协同工作。
3 安全问题的解决
解决机器人控制中的安全和伦理问题，确保 机器人操作的可靠性和安全性。
4 更大规模的应用
推动机器人控制技术的发展，使其能够在更 广泛的领域和场景中得到应用。
《机器人控制》PPT课件
欢迎来到《机器人控制》课件！本课程将介绍机器人控制的概念、种类、方 法、应用以及挑战与发展趋势。
概述
机器人控制是指通过控制器对机器人的行为进行管理和调整的过程。掌握机 器人控制的基本原理对于实现精准和灵活的机器人操作至关重要。
机器人控制的种类
位置控制
通过控制机器人的关节或末端执行器的位置来实 现精确的定位和操作。
医疗服务
机器人控制技术在手 术机器人和康复机器 人等医疗设备中的应 用，为患者提供更好 的医疗服务。
机器人技术概论PPT完整全套教学课件精选全文完整版
一、 机器人的诞生
由于当时技术条件的限制，这些玩偶都是身高一米的巨型玩具。现在保留下来的最早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，它制作于二百年前，两只手的十个手指可以按动风琴的琴键弹奏音乐，现在还定期演奏供参观者欣赏，展示了古代人的智慧。
19世纪中叶自动玩偶分为2个流派，即科学幻想派和机械制作派，并各自在文学艺术和近代技术中找到了自己的位置。1831年歌德发表的《浮士德》，塑造了人造人“荷蒙克鲁斯”。1870年霍夫曼出版了以自动玩偶为主角的作品《葛蓓莉娅》。1883年科洛迪的《木偶奇遇记》问世。1886年《未来的夏娃》问世。在机械制作方面，1893年摩尔制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。
二、 现代机器人
图1-5所示为水下机器人。将机器人技术（如传感技术、智能技术、控制技术等）扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器——智能化机器，如仿生机器人、可重构机器人等。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”“网络机器人”等新名词，这也说明了机器人所具有的创新活力。
“工欲善其事，必先利其器”，人类在认识自然、改造自然、推动社会进步的过程中，不断地创造出各种各样为人类服务的工具，其中许多具有划时代的意义。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。世间万物，人力是第一资源，这是任何其他物质不能替代的。我们完全有理由相信，像其他许多科学技术的发明发现一样，机器人也将成为人类的好助手、好朋友。
按机械结构
和串联机器人相比较，并联机器人具有以下特点：
（1） 无累积误差，精度较高；（2） 驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度快，动态响应好；（3） 结构紧凑，刚度高，承载能力大；（4） 完全对称的并联机构具有较好的各向同性；（5） 工作空间较小。
由于当时技术条件的限制，这些玩偶都是身高一米的巨型玩具。现在保留下来的最早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，它制作于二百年前，两只手的十个手指可以按动风琴的琴键弹奏音乐，现在还定期演奏供参观者欣赏，展示了古代人的智慧。
19世纪中叶自动玩偶分为2个流派，即科学幻想派和机械制作派，并各自在文学艺术和近代技术中找到了自己的位置。1831年歌德发表的《浮士德》，塑造了人造人“荷蒙克鲁斯”。1870年霍夫曼出版了以自动玩偶为主角的作品《葛蓓莉娅》。1883年科洛迪的《木偶奇遇记》问世。1886年《未来的夏娃》问世。在机械制作方面，1893年摩尔制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。
二、 现代机器人
图1-5所示为水下机器人。将机器人技术（如传感技术、智能技术、控制技术等）扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器——智能化机器，如仿生机器人、可重构机器人等。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”“网络机器人”等新名词，这也说明了机器人所具有的创新活力。
“工欲善其事，必先利其器”，人类在认识自然、改造自然、推动社会进步的过程中，不断地创造出各种各样为人类服务的工具，其中许多具有划时代的意义。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。世间万物，人力是第一资源，这是任何其他物质不能替代的。我们完全有理由相信，像其他许多科学技术的发明发现一样，机器人也将成为人类的好助手、好朋友。
按机械结构
和串联机器人相比较，并联机器人具有以下特点：
（1） 无累积误差，精度较高；（2） 驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度快，动态响应好；（3） 结构紧凑，刚度高，承载能力大；（4） 完全对称的并联机构具有较好的各向同性；（5） 工作空间较小。
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关节·机器人
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1
关节机器人·
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水下机器人
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仿生机器人
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6
拟 人 机 器 人
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7
拟 人 机 器 人
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8
并联机器人
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9
机器人控制系统
第一讲 机器人控制系统的构成(硬件)
软件
输入输出
电源
其它电路
中心控制器
驱动电路
信号处理 放大电路
执行机构
传感器大家好
应用：结构较复 杂，实时性要求 较高的机器人
大家好
17
专用运动控制卡
英国翠欧运动控制卡
国产MPC05运动控制卡
独立式运动控制卡
大家好
18
基于PC的运动控制卡
PCI总线的运动控制卡(国 产PCI208)
104总线的运动控制卡(美国 PMAC))
大家好
19
传感器
• 功能和作用:对机器人本身的状态和外界的 信息状态进行检测.为机器人进行下一步的 动作提供信息依据.
大家好
41
电机的PWM调速
• PWM (Pulse Width odulation) 控制就是 宽调制技术：即通过 对一系列脉冲的宽度进行调制， 来等效的获得所需要的电压值 （含形状和幅值)。
大家好
42
直流电动机调速原理
直流电动机由转子和定子组成，定子 可以是磁极或励磁绕组。
其转速与加在转子电枢上的电压 Ua有关， Ua↑→转速V↑；所加电压极性
改变，则电动机反转。
据此原理，通过改变电动机电枢电压接 通和断开的时间比（即占空比）来控制电 动机的转速，这种方法就称为脉冲宽度调 制PWM。
大家好
43
脉宽调制转速公式（平均转速）：
Vd=Vmax * D
Vd----电动机平均转速 Vmax 全通电时速度（最大）
D= t1 /T----占空比， t1是通电时 间，T是脉宽周期。D≤1。
12
机器人的拟人化比喻
•人 大脑 感官 手和脚 神经和肌肉
机器人 中心控制器 传感器 运动执行机构 驱动放大及连接线路
大家好
13
中心控制器
●任务和功能 执行控制程序,通过外围电路控制执行机
构完成相关动作. 根据传感器的输入信息判断机器人工作
状态,决定机器人下一步的动作.
大家好
14
控制器的种类
单片机
• 执行机构是机不可器人最终完成动作 的部件,是控制系统控制的对象.主要有 电机、液压油缸、液压马达等。
• 电机的种类有很多，常用的有交直侍 服电机、步进电机、无刷电机、普通 交直流电机。
大家好
35
各类电机
交流伺服电机
大家好
直流伺服电机
36
各类电机
步进电机
大家好
无刷电机
37
电源
• 电源包括各类电池及各类电源 模块和整流稳压电源。电池提 供能源，模块电源提供各种电 压，整流器完成AC-DC转换。
大家好
38
锂电池:体积小 寿命长,放电平 稳
电池
铅酸电池:体 积大,放电不 平稳
大家好
镍氢电池:体积较 小小,寿命较长,放 电平稳
39
开关电源:体积 小效率高
电源
模块电源:体积 小,电压稳
大家好
普通电源:体积 大,效率低
40
第二讲机器人控制系统的相关技术 简介
§1 电机的控制
• 机器人中常用的电机有：有刷 直流电机、无刷直流电机、步 进电机、超声电机等。各种电 机的控制方法也不尽相同。电 机的控制主要有速度、方向、 刹车及开停等。
• 种类:机器人用传感器有很多类型但主要类 型有四五种.
• 主要有光线类传感器、触觉开关类传感器、 超声探测器、温度等检测类传感器、电源 检测类传感器。
大家好
20
光线类传感器
• 光线传感器有很多种类主要用于测距、目 标检测、颜色识别。可作为机器人定位、 巡线、目标检测和识别类传感器。
• 漫反射光电传感器
电源检测传感器主要有电流和电压传感器,其作用是对 电源进行监测防止由于电源的变化引起的机器人故障, 可根据电源参数的变化判断机器人有无故障.主要有电流 和电压传感器.
霍尔电流传感器
大家好接入式电流传感器
28
电压传感器
大家好
29
驱动放大器
作用:对控制器送来驱动信号进行运 算放大控制和驱动执行机构.驱动 器的种类很多.
特点:结构简单,经 济性好
应用：简单结构 的机器人控制
大家好
15
嵌入式工业控制模块
特点:抗干扰能力较 强、运算速较快、 能适应多种操作系 统。
应用：较复杂的机器人 须较强运算能力的机器 人。
大家好
16
DSP（数字信号处理器）
特点：运算速度 比微处理器快， 实时性好，适合 嵌入式的实时数 字信号处理。
10
一个典型机器人控制系统(比赛)
如图所示的是一个比赛机器人控制系统它 的主要组成部分如下: • 中心控制器——单片机 • 驱动电路——桥式PWM调速电路 • 执行机构——直流伺服电机 • 信号处理电路——光电隔离接入电路 • 传感器——光电传感器、各类开关 • 输入输出——编程器
大家好
11
大家好
• 各类物理量的检测（如温度、压力、速度、 位移、加速度等）都属于位置传感器。
右图为用于测量电机 转速和角位移的增量 式编码器
大家好
25
压力传感器
测力传感器
温度传感器
位移传感器
扭矩传感器
大家好
26
超声传感器
测距超声传感器
邦纳超声传感器
超声传感器主要用于测距和机器人定位.
大家好
27
电源检测传感器
控制的方式有：闭环、开环及部分 闭环三种
驱动主要器件有：三极管、晶闸管、 场效应管、固态继电器等。
大家好
30
闭环驱动器
瑞士MAX公司的闭环驱动器
大家好
ห้องสมุดไป่ตู้
31
自制的驱动信号接口板
大家好
32
自制的场效应管驱动器(开环)
大家好
33
大功率 三极管
放大器件
大功率 场效应 管
固态继 电器
可控硅
大家好
34
执行机构
激光传感器
大家好
21
红外光电传感器
光纤传感器
大家好
22
触觉开关类传感器
• 触觉开关主要用于机器人状态检测、近距 离目标探测等。有非接触式和接触式两类。
• 接触式有微动开关、行程开关、挡铁等。
接触式的行程开 关
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23
非接触式的开关有电容和电感等形式上图是 一种电容式接近开关
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24
检测类传感器
Vd∝ D，与单纯的周期T无关
大家好
44
直流电机大调家好速图示
45
Vd与D只是近似的线性关系，与单纯的周期T 无关（与步进电机的调速脉冲不同，步进 电机的转速与脉冲频率成正比）。在D不变 的情况下，T越小，电机转速越平稳。
速度和占空比之间的关系
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46
有刷直流电机的控制
正转：SW1、SW4闭合 反转：SW2、SW3闭合 刹车：SW2、SW4闭合 （ 或 SW1 、 SW3 闭 合 ） 滑行：SW1、SW2、SW3、
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关节机器人·
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机器人控制系统
第一讲 机器人控制系统的构成(硬件)
软件
输入输出
电源
其它电路
中心控制器
驱动电路
信号处理 放大电路
执行机构
传感器大家好
应用：结构较复 杂，实时性要求 较高的机器人
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英国翠欧运动控制卡
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独立式运动控制卡
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基于PC的运动控制卡
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104总线的运动控制卡(美国 PMAC))
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• 功能和作用:对机器人本身的状态和外界的 信息状态进行检测.为机器人进行下一步的 动作提供信息依据.
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电机的PWM调速
• PWM (Pulse Width odulation) 控制就是 宽调制技术：即通过 对一系列脉冲的宽度进行调制， 来等效的获得所需要的电压值 （含形状和幅值)。
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直流电动机调速原理
直流电动机由转子和定子组成，定子 可以是磁极或励磁绕组。
其转速与加在转子电枢上的电压 Ua有关， Ua↑→转速V↑；所加电压极性
改变，则电动机反转。
据此原理，通过改变电动机电枢电压接 通和断开的时间比（即占空比）来控制电 动机的转速，这种方法就称为脉冲宽度调 制PWM。
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脉宽调制转速公式（平均转速）：
Vd=Vmax * D
Vd----电动机平均转速 Vmax 全通电时速度（最大）
D= t1 /T----占空比， t1是通电时 间，T是脉宽周期。D≤1。
12
机器人的拟人化比喻
•人 大脑 感官 手和脚 神经和肌肉
机器人 中心控制器 传感器 运动执行机构 驱动放大及连接线路
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中心控制器
●任务和功能 执行控制程序,通过外围电路控制执行机
构完成相关动作. 根据传感器的输入信息判断机器人工作
状态,决定机器人下一步的动作.
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控制器的种类
单片机
• 执行机构是机不可器人最终完成动作 的部件,是控制系统控制的对象.主要有 电机、液压油缸、液压马达等。
• 电机的种类有很多，常用的有交直侍 服电机、步进电机、无刷电机、普通 交直流电机。
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各类电机
交流伺服电机
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各类电机
步进电机
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电源
• 电源包括各类电池及各类电源 模块和整流稳压电源。电池提 供能源，模块电源提供各种电 压，整流器完成AC-DC转换。
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锂电池:体积小 寿命长,放电平 稳
电池
铅酸电池:体 积大,放电不 平稳
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39
开关电源:体积 小效率高
电源
模块电源:体积 小,电压稳
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普通电源:体积 大,效率低
40
第二讲机器人控制系统的相关技术 简介
§1 电机的控制
• 机器人中常用的电机有：有刷 直流电机、无刷直流电机、步 进电机、超声电机等。各种电 机的控制方法也不尽相同。电 机的控制主要有速度、方向、 刹车及开停等。
• 种类:机器人用传感器有很多类型但主要类 型有四五种.
• 主要有光线类传感器、触觉开关类传感器、 超声探测器、温度等检测类传感器、电源 检测类传感器。
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20
光线类传感器
• 光线传感器有很多种类主要用于测距、目 标检测、颜色识别。可作为机器人定位、 巡线、目标检测和识别类传感器。
• 漫反射光电传感器
电源检测传感器主要有电流和电压传感器,其作用是对 电源进行监测防止由于电源的变化引起的机器人故障, 可根据电源参数的变化判断机器人有无故障.主要有电流 和电压传感器.
霍尔电流传感器
大家好接入式电流传感器
28
电压传感器
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驱动放大器
作用:对控制器送来驱动信号进行运 算放大控制和驱动执行机构.驱动 器的种类很多.
特点:结构简单,经 济性好
应用：简单结构 的机器人控制
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嵌入式工业控制模块
特点:抗干扰能力较 强、运算速较快、 能适应多种操作系 统。
应用：较复杂的机器人 须较强运算能力的机器 人。
大家好
16
DSP（数字信号处理器）
特点：运算速度 比微处理器快， 实时性好，适合 嵌入式的实时数 字信号处理。
10
一个典型机器人控制系统(比赛)
如图所示的是一个比赛机器人控制系统它 的主要组成部分如下: • 中心控制器——单片机 • 驱动电路——桥式PWM调速电路 • 执行机构——直流伺服电机 • 信号处理电路——光电隔离接入电路 • 传感器——光电传感器、各类开关 • 输入输出——编程器
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11
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• 各类物理量的检测（如温度、压力、速度、 位移、加速度等）都属于位置传感器。
右图为用于测量电机 转速和角位移的增量 式编码器
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25
压力传感器
测力传感器
温度传感器
位移传感器
扭矩传感器
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超声传感器
测距超声传感器
邦纳超声传感器
超声传感器主要用于测距和机器人定位.
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电源检测传感器
控制的方式有：闭环、开环及部分 闭环三种
驱动主要器件有：三极管、晶闸管、 场效应管、固态继电器等。
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闭环驱动器
瑞士MAX公司的闭环驱动器
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自制的场效应管驱动器(开环)
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大功率 三极管
放大器件
大功率 场效应 管
固态继 电器
可控硅
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34
执行机构
激光传感器
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红外光电传感器
光纤传感器
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22
触觉开关类传感器
• 触觉开关主要用于机器人状态检测、近距 离目标探测等。有非接触式和接触式两类。
• 接触式有微动开关、行程开关、挡铁等。
接触式的行程开 关
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非接触式的开关有电容和电感等形式上图是 一种电容式接近开关
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检测类传感器
Vd∝ D，与单纯的周期T无关
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直流电机大调家好速图示
45
Vd与D只是近似的线性关系，与单纯的周期T 无关（与步进电机的调速脉冲不同，步进 电机的转速与脉冲频率成正比）。在D不变 的情况下，T越小，电机转速越平稳。
速度和占空比之间的关系
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有刷直流电机的控制
正转：SW1、SW4闭合 反转：SW2、SW3闭合 刹车：SW2、SW4闭合 （ 或 SW1 、 SW3 闭 合 ） 滑行：SW1、SW2、SW3、