机器人的组成结构(PPT52页)
2.1.12.1机器人的机械构造
– 其作用是将一种运动形式转变为另一种运动形式，并把作用在主动构件上的力传给从动构 件以输出功率。
(3)．刚度
• 刚度（Stiffness）：是机器人机身或臂部在外力作用下抵抗变形的能力。它。
• 机械零件和构件抵抗变形的能力。在弹性范围内，
（5）行走机构是由驱动装置、传动 机构、位置检测元件、传感器、电缆及 管路等组成。它一方面支承机器人的机 身、臂部和手部，另一方面还根据工作 任务的要求，带动机器人实现在更广阔 的空间内运动。
第二章：机器人机械结构
2.1.4 机器人机构的运动
（1）手臂的运动
1）垂直移动 指机器人手臂的上下移动。这种运动通常采用液压缸机构或其他垂直升降 机构来完成，也可以通过调整整个机器人机身在垂直方向上的安装位置来实现。 2）径向移动 是指手臂的伸缩运动。机器人手臂的伸缩使其手臂的工作长度发生变化。
– 机器人手臂上被相邻两关节分开的部分，是保持各关节间固定关系的刚体，是机械连杆机 构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。
– 例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主 体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销 而构成铰接。
3）回转运动 指机器人绕铅垂轴的转动。这种运动决定了机器人的手臂所能达到的角位 置。
第二章：机器人机械结构
2.2.2 机器人机构的运动
（２）．手腕的运动 1）手腕旋转 手腕绕小臂轴线的转动。有些机器人限制其手腕转动角度小于360°。 另一些机器人则仅仅受到控制电缆缠绕圈数的限制，手腕可以转几圈。 2）手腕弯曲 指手腕的上下摆动，这种运动也称为俯仰。 3）手腕侧摆 指机器人手腕的水平摆动。手腕的旋转和俯仰两种运动结合起来可以 构成侧
工业机器人的组成PPT课件
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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。
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用途
机器人的精确控制
检测的信息
位置、角度、速度、加速度、姿 态、方向等
内部传感器
所用传感器
微动开关、光电开关、差动变压 器、编码器、电位计、旋转变压 器、测速发电机、加速度计、陀 螺、倾角传感器、力（或力矩） 传感器
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用途
了解在工件、环境或机器人在环境中的状态、 对工件的灵活、有效的操作
• 伺服控制器控制各个关节的驱动器。
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四、传感部分 1. 感受系统
• 感受系统包括内部检测系统与外部检测系统两部分。
• 内部检测系统的作用就是通过各种检测器，检测执行机构的运动境况，根 据需要反馈给控制系统，与设定值进行比较后对执行机构进行调整以保证 其动作符合设计要求。
• 外部检测系统检测机器人所处环境、外部 物体状态或机器人与外部物体的关系。
工业机器人的组成
Hale Waihona Puke 主要内容• 系统组成 • 机械部分 • 控制部分 • 传感部分
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一、系统组成
• 工业机器人由国际标准化组织正式定义为“自动控制的可重复编程的多功 能机械手”。
• 根据系统结构特点，工业机器人由三大部分6个子系统组成。
机器人的组成结构(PPT52页)
• 机器人一环境交互系统 机器人一环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设备相 互联系和协调的系统．机器人与外部设备集成为一个功能单 元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等
度，即重复度。
培训专用
工作空间（Working space）：机器人手腕 参考点或末端操作器安装点（不包括末端 操作器）所能到达的所有空间区域，一般 不包括末端操作器本身所能到达的区域。
培训专用
工业机器人的机械结构
工业机器人的机械本体类似于具备上肢机能的机械手 ，由 手部、腕部、臂、机身(有的包括行走机构)组成。
培训专用
• 正弦波电动机(交流无刷伺 服电动机)：顾名思义，它 是由正弦波电流驱动的。对 三相情况，电流相位差 120。，而且这三相电流是 随转子位置不同而不同的， 也就是说，转子的位置检测 需更精确，驱动电路也比梯 形波电动机的更复杂，但却 代表着无刷电动机最高水平， 因为它能保持恒定转矩输出
培训专用
加入速度反馈。一般直流电动机和位置反馈、速度反馈形成 一个整体，即通常所说的直流伺服电机。由于采用闭环伺 服控制，所以能实现平滑的控制和产生大的力矩
• 当今大部分机器人都采用直流伺服电机驱动机器人的各个关节, 但它们也有一些缺点，如转速不能太高
• 近年来，新发展起来的无刷直（交）流伺服电动机克服了 上述缺点，并保留了直流伺服电动机的优点，因此无刷电 动机逐渐取代了直流伺服电动机
培训专用
相关术语及性能指标
移动机器人原理与设计第一章机器人概述ppt课件
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眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵 的感觉 器官， 可很多 孩子对 眼睛的 重要性 不重视 。在每 学期的 视力测 查中情 况都不 容乐观
1.2.2 机器人的发展历史
1920年，捷克剧作家卡雷尔·卡佩克在《罗萨姆的万能机 器人》中把捷克语“Robota”写成了“Robot”，引起了大家 的广泛关注，被当成了机器人一词的起源。
1.4 移动式机器人
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1.5 机器人竞赛
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机器人的组成
机器人是一个机电一体化的设备。从控制观点来看，机器 人系统可以分成四大部分：机器人执行机构、驱动装置、 控制系统、感知反馈系统。
机器人
执行机构 手腕臂腰 部部部部
（ 固基 定 或 移座 动 ）
驱动装置
电 驱 动 装 置
液 压 驱 动 装 置
气 压 驱 动 装 置
控制系统
关
节
处伺
理 器
服 控 制
可穿戴机器人
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可重构机器人
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眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵 的感觉 器官， 可很多 孩子对 眼睛的 重要性 不重视 。在每 学期的 视力测 查中情 况都不 容乐观
机器人的组成结构
机器人的组成结构机器人在现代社会起着越来越重要的作用，无论是工业生产线上的自动化装配，还是日常生活中的智能家居助理，机器人的组成结构对其功能和性能起着关键作用。
本文将从硬件和软件两个方面介绍机器人的组成结构。
一、硬件组成结构1. 机械结构机器人的机械结构是实现物体操作和运动的基础。
通常包括骨架、关节和执行器等。
骨架提供机器人的整体框架，关节则用来连接不同部位，实现运动，执行器负责产生力和动力。
常见的机械结构包括直线结构、旋转结构、平行结构等，不同机器人根据具体任务需求选择不同的结构。
2. 传感器传感器是机器人获取外部信息的重要手段。
通过感知环境和检测自身状态，机器人可以做出相应的控制和决策。
常见的传感器包括视觉传感器、声音传感器、力觉传感器等。
视觉传感器可以让机器人感知周围环境的图像和颜色信息，声音传感器用于识别声音信号，力觉传感器可以感知外部物体的力和压力。
3. 控制系统机器人的控制系统用于指导机器人的运动和行为。
它包括了执行器的控制、传感器信息的处理和决策的执行等。
其中，执行器控制通过对电机或气缸的控制，实现机械结构的运动。
传感器信息的处理包括对传感器采集的数据进行分析和处理，提取有用的信息。
而决策的执行则是根据传感器信息和预设的规则，确定机器人的下一步动作。
二、软件组成结构1. 机器人操作系统机器人操作系统是控制机器人软件的基石。
它提供了通用的功能和接口，使得开发人员可以方便地开发和部署机器人应用程序。
常见的机器人操作系统包括ROS（Robot Operating System）和MIRA等。
机器人操作系统可以提供传感器数据的输入输出、运动控制、路径规划、视觉处理等功能。
2. 感知与理解机器人的感知与理解模块负责对外部环境进行感知，并进行语义理解。
它通过传感器获取环境数据，针对不同任务进行数据分析和处理。
例如，通过图像识别技术对环境中的物体进行识别和分类，通过语音识别技术理解人类的指令等。
机器人基础培训详解
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第37页，共53页。
三、基本指令
1.运动指令
MoveL p1，v100，z10，tool1;
Move L: 线性运动。（Linear）
Move J：关节轴运动。（Joint）
Move C：圆周运动。（Circular）
p1:
目标位置。
v100:规定在数据中的速度。
z10:
规定在转弯区尺寸。
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第28页，共53页。
5.停止程序
按下停止键即停止程序的运行，注意：正常情况下应该用这种方法停止 程序的运行，不要靠释放使能器强行终止运行。
停止键
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第29页，共53页。
二、自动运行机器人
1.开机步骤：
1. ①将操作模式选择器置于 自动模式。
2. ②按下OK功能键进入生产 窗口。
3. ③按下操作盘上的“MOTOR ON”按钮，令马达上电。
手动减速模式。 用于机器人编 程 测试。
手动全速模式。只允许训练过的人员在测试程序时使用。一般情况下，不要使用这种模式
手动减速模式
自动模式
手动全速模式
第12页，共53页。
2.示教器功能介绍
S4CPLUSM2000示教器
S4CPLUSM2400示教器
第13页，共53页。
①.示教器构成
运动控制键
数字键
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第36页，共53页。
③功能键：
Copy、Paste、Modpos 在Edit中可以找到。
Test 为编程与测试切换键。
IPLhide分为IPL1与IPL2。
IPL1为指令目录。
IPL2中有Most commt1、Most commt2、
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。
机器人的搭建ppt
2022年
2022年
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机器人的机械部分。例 如导盲机器人的行进装置。
思维决策部分又叫微电 脑或控制器，相当于人的大 脑。例如导盲机器人的计算 机。
感知部分由各种各样的 传感器组成，相当于人的眼 睛、耳朵、嘴巴、鼻子、皮 肤等感觉器
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认识机器人的组件
－－认识教育机器人
2022年
2022年
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说一说你最感兴趣的2个诺宝机器人组件， 它属于机器人的哪个部分？
2022年
2022年
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机警的导盲犬
② LED灯 ：发光指示作用
2022年
2022年
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机警的导盲犬
③风扇：灭火等创新备用器件
2022年
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机警的导盲犬
④蜂鸣器：报警、警示功能
2022年
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机警的导盲犬
⑤喇叭：主要连接语音播放和音乐播放模块，用 来播放音乐
2022年
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机警的导盲犬
1.对照人类智能，举例说明人工智能是 如何实现感知、思维和行动这个过程的？
2.说说诺宝机器人主要由哪些部分组成？
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小资料
人 工 智 能 小 知 识
人工智能还能为人类建立各 种识别系统，来识别人的指纹、 声音、模样。它们可以用于军事、 公安保卫、科学研究、生活自动 化等领域。另外，人工智能更重 要的应用是建立专家系统，即把 一个领域内顶尖专家的知识和经 验汇总起来，然后针对某个具体 问题进行分析和判断。例如，有 的专家系统能够诊断疑难杂症， 有的能够估计潜在石油矿藏，还 有的能够研究复杂有机化合物结 构等。
机器人的组成结构
机器人的组成结构
机器人组成结构可以分为两大类，一种是机械结构，一种是电气系统。
机械结构包括机器人的外壳、链轮、电机、机架、连接器和固定元件等。
外壳是机器人外部结构的基础，其能够将各种不同部件进行隔离，链
轮则是实现机械移动的核心元件，通过不同大小的链轮可以实现不同的移
动结构，由电机赋予机器人发动力，机架结构的设计则是机器人稳定及移
动的根本保证，最后，连接器和固定元件的设计保证了机器人系统的灵活
性及可操作性。
电气系统包括传感器、伺服机构、控制器和通信模块。
传感器用于收
集环境信息，例如激光雷达、视觉传感器等。
伺服机构则用于机器人的动
作控制，例如舵机、舵轮机构等。
控制器分为电路控制和计算机控制两种，其中电路控制包括继电器、变频器等，计算机控制通常指PLC或PC等。
通信模块则一般采用数字通信接口，实现外部控制器和机器人之间的通信。
机器人系统的控制一般分为本地控制和远程控制。
本地控制通常指由
机器人自身的传感器控制其动作；远程控制则指通过外部控制器控制机器
人的动作，如移动控制和夹持控制等。
机器人的应用则可根据具体场景进行不同的分类。
2机器人的组成结构
2机器人的组成结构机器人的组成结构包含了硬件和软件两个方面。
硬件方面主要包括主控系统、感知系统、执行系统以及电源系统等。
软件方面则包括机器人操作系统、控制算法、感知处理以及行为规划等。
1.主控系统主控系统是机器人的核心部分，负责控制机器人的整体运行。
通常由一块集成电路板制成，该电路板上集成了处理器、内存、输入/输出接口以及其他必要的控制电路。
主控系统负责接收和处理来自感知系统的传感器数据，根据预先编写的算法进行计算和决策，并向执行系统发送指令。
2.感知系统感知系统是机器人获取外界信息的重要组成部分，用于感知和理解周围环境。
感知系统通常包括各种传感器，如摄像头、激光雷达、红外线传感器、触摸传感器等。
这些传感器可以帮助机器人获取地图信息、目标检测、避障以及姿态控制等。
3.执行系统执行系统是机器人的运动和动作执行部分。
通常由电机和执行机构组成，用于驱动机器人的各个关节进行运动。
执行系统可以根据主控系统的指令实现机器人的运动控制，包括移动、转向、抓取、举起等动作。
4.电源系统机器人需要稳定的电源供应以保持正常运作。
电源系统主要包括电池、电源管理模块以及电源供应线路等。
电源系统必须满足机器人各个组件的工作电压和功率需求，同时也需要考虑电池寿命和容量等因素。
5.机器人操作系统机器人操作系统是机器人软件的基础，为机器人提供了各种功能和服务。
机器人操作系统通常提供多任务处理、网络通信、设备驱动、数据存储等功能，以及机器人编程和控制接口。
目前常用的机器人操作系统包括ROS（Robot Operating System）和ROS2等。
6.控制算法控制算法是机器人实现各种功能和任务的关键部分，涉及到机器人运动规划、路径规划、动作控制等。
控制算法通常基于传感器数据进行计算和决策，以达到用户预期的目标。
7.感知处理感知处理是通过对感知系统获取的数据进行处理和分析，从中提取出有用的信息。
感知处理包括图像处理、信号处理、目标识别、地图构建等，使机器人能够对周围环境进行理解和认知。
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SCARA机器人 关节式机器人
2.2.3机器人机构运动简图
(1) PUMA一262机器人机构
• 图2—1是PUMA系列一种较小的机器人PUMA一
262机器人机构(操作机)的外形直观图。它有一个 立柱，可以垂直回转，称作腰关节，也称1轴。有 大臂、小臂，它们的回转轴称作肩关节(2轴)和肘 关节(3轴)。这3个轴和杆，构成了该机器人的位 置机构(又称主关节轴组)，即由他们的几何参数 (杆长和偏距)和运动参数(关节轴的转角)决定手腕 (参考点)的空间活动范围(工作空间)。手腕具有3 个互相垂直的回转轴(4、5、6轴)，它们是姿态机 构(又称副关节轴组)，即它们的转角确定着工具 (图中未画)的空间姿态。
机器人的组成结构
机器人系统的组成
• 如图2—1所示，机器人由 机械部分、传感部分、控 制部分三大部分组成·这三 大部分可分成驱动系统、 机械结构系统、感受系统、 机器人一环境交互系统、 人机交互系统、控制系统 六个子系统．
• 驱动系统 要使机器人运行起来，需给各个关节即每个 运动自由度安置传动装置，这就是驱动系统．
• PUMA262型机器人具有六个自由度，可以进行复 杂空间曲面的弧焊作业
• 6个关节轴由6个独立的电机驱动，由图2—2可以 看出，电机1通过两对齿轮传动带动立柱回转；电 机2通过联轴器、一对圆锥齿轮和一对圆柱齿轮带 动齿轮Z，齿轮Z绕与立柱固联的齿轮Z转动，于是 形成了大臂相对于立柱的回转运动；电机3通过两 个联轴器和一对圆锥齿轮、两对圆柱齿轮(Z固联 于小臂上)驱动小臂相对于大臂回转；电机4先通过 一对圆柱齿轮、两个联轴器和另一对圆柱齿轮( Z 固联于手腕的套筒上)驱动手腕相对于小臂回转； 电机5通过联轴器、一对圆柱齿轮、一对圆锥齿轮 (Z联于手腕的球壳上)驱动手腕相对于小臂(亦即相 对于手腕的套筒)摆动( )；电5 机6通过联轴器、两 对圆锥齿轮和一对圆柱齿轮驱动机器人的机械接 口(法兰盘)相对于手腕的球壳回转()
• 圆柱坐标型机械手有一 个围绕基座轴的旋转运 动和两个在相互垂直方 向上的直线伸缩运动。 它适用于采用油压(或气 压)驱动机构，在操作对 象位于机器人四周的情 况下，操作最为方便。
• 极坐标型机械手的动作 形态包括围绕基座轴的 旋转，一个回转和一个 直线伸缩运动，其特点 类似于圆柱型机械手。
• 多关节型机械手最接近于人臂的构造。它 主要由多个回转或旋转关节所组成，一般 都采用电机驱动机构。运用不同的关节连 接方式，可以完成各种复杂的操作。由于 具有占地面积小，动作范围大，空间移动 速度快而灵活等特点，多关节型机械手在 各种智能机器人中被广为采用。
定位精度（Positioning accuracy）：指 机器人末端参考点实际到达的位置与所 需要到达的理想位置之间的差距。
重复性（Repeatability）或重复精度： o
o
在相同的位置指令下，机器人连续重
复若干次其位置的分散情况。它是衡
量一列误差值的密集程度，即重复度。
工作空间（Working space）：机器人 手腕参考点或末端操作器安装点（不 包括末端操作器）所能到达的所有空 间区域，一般不包括末端操作器本身 所能到达的区域。
• 感受系统 它由内部传感器模块和外部传感器模块组成, 获取内部和外部环境状态中有意义的信息．智能传感器 的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水 准．人类的感受系统对感知外部世界信息是极其灵巧的， 然而，对于一些特殊的信息，传感器比人类的感受系统 更有效．
• 机器人一环境交互系统 机器人一环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设 备相互联系和协调的系统．机器人与外部设备集成为一 个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等
相关术语及性能指标
关节（Joint）：即运动副，允许机器人手臂各零件之间发生相 对运动的机构。
连杆（Link）：机器人手臂上 被相邻两关节分开的部分。
刚度（Stiffness）：机身或臂部在外力作用下抵抗变形的能力。 它是用外力和在外力作用方向上的变形量（位移）之比来度量。
自由度（Degree of freedom） ：或者称坐标轴数，是指描述物体 运动所需要的独立坐标数。手指的开、合，以及手指关节的自由 度一般不包括在内。
• 可以看出，6个电机通过一系 列的联轴器和齿轮副，形成了 6条传动链，得到了6个转动自 由度，从而形成了一定的工作 空间并使工具各式各样的运动 姿势
• 这里所使用的联轴器，都是 具有挠性的螺旋形联轴器(如 图2—3)；齿轮传动都具有消 隙机构，从而保证了正反转时 的回差在一定的精度范围内。 由于先进的制造技术，虽然使 用了一般的多级齿轮传动，但 仍具有很高的运动和定位精度
• 伸缩是指运动机构产生直线运动。
2.2.2机械手的坐标形式和自由度
（1）根据单元动作组合方式的 不同，机械手的动作形态一 般归纳为以下四种坐标类型： ①直角坐标型(图7．2—2)； ②圆柱坐标型(图7．2—3)； ③极坐标型(图7．2—4)；④ 多关节型(图7．2—5)。
• 直角坐标型机械手可以在三 个互相垂直的方向上作直线 伸缩运动，这类机械手各个 方向的运动是独立的，计算 和控制比较方便，但占地面 积大，限于特定的应用场合
• 人一机交互系统 人一机交互系统是人与机器人进行联系和参与机
器人控制的装置 ：指令给定装置和信息显示装 置．
• 控制系统 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序
以及从传感器反馈回来的信号，支配机器人的执 行机构去完成规定的运动和功能．如果机器人不 具备信息反馈特征，则为开环控制系统；具备信 息反馈特征，则为闭环控制系统．根据控制原理 可分为程序控制系统，适应性控制系统和人工智 能控制系统．根据控制运动的形式可分为点位控 制和连续轨迹控制
Байду номын сангаас
工业机器人的机械结构
工业机器人的机械本体类似于具备上肢机能的机械 手 ，由手部、腕部、臂、机身(有的包括行走机构) 组成。
2.2.1机械手的操作动作
• 机械手的动作形态是由三种不同的单动作——旋 转、回转、伸缩组合而成的。
• 旋转和回转是指运动机构产生相对运动。旋转是 转动部件的轴线和转动轴同轴；回转是转动部件 的轴线与转动轴不同轴。