机器人学复习提纲详解.docx
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参考教材:《机器人技术基础》·高教版·刘极峰
第一章,绪论:
1,机器人发展
1920提出概念——1950三原则——1954第一个机械手方案的专利——1959第一台工业机器人诞生——20世纪80年代机器人普遍应用
我国起步于20世纪70年代末
2,机器人定义:
美国机器人协会:
机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置,通过可编程序动作来执行种种任务,并具有编程能力的多功能机械手。——工业机器人
ISO:
动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官的功能;
通用性,工作种类多样性,程序灵活性;
智能性;
独立性。
3,相关学科
4,分类
开发内容与应用:
工业机器人;操纵型机器人(非工业应用);智能机器人(加入大量传感器,有类人型和机器智能型)
发展程度:
第一代:示教再现;第二代:反馈控制,感知环境;第三代:多种感知,可做复杂推理、判断、决策。
性能指标:超大型10^7N大型10^6N中型10^5N小型1N超小型
结构:
关节型机器人和非关节型机器人
坐标形式:
直角坐标型;圆柱坐标型;球坐标型;关节坐标型
控制方式:
点位控制——空间点到点;连续轨迹控制
驱动方式:
气力驱动式;液力驱动式;电力驱动式;新型驱动式(如静电、压电、人工肌肉、光驱动)
工作时机座可动性:
固定式;移动式
5,机器人的组成:
三部分:机械部分;传感部分;控制部分。
六个子系统:
驱动系统;机械系统;感知系统;控制系统;机器人-环境交互系统;人机交互系统
6,机器人参数:
自由度——独立坐标轴运动的数目
分辨率——编程分辨率和控制分辨率
编程分辨率——程序中可设定的最小距离单位;
控制分辨率——位置反馈回路能检查到的最小位移量。
精度——机械误差;控制算法误差;分辨率系统误差、
重复定位精度
工作范围/工作区域——空气人手臂末端或腕部中心能达到的所有点集合。
最大工作速度——主自由度最大稳定速度或末端最大合成速度。
承载能力——机器人在工作范围内的任何位姿所能承受的最大质量。
第二章:机器人本体结构
1,基本结构:传动部件、机身及???走机构、臂部、腕部、手部。
2,结构特点:一般可简化为各连杆首尾相接、末端无约束的开式连杆系;开式连杆系的每一根连杆都具有独立驱动器;连杆驱动的瞬时过程在时域内变化非常复杂,和执行器反馈信号有关;容易发生振动。
3,材料选择
高强度、弹性模量大、质量轻、阻尼大、经济性好。
4,机身及臂部结构
(1)典型结构:回转与升降机身;回转与俯仰机身
(2)驱动力计算:
垂直升降驱动力Pq:
Pq=Fm+Fg±W;Fm为各支撑的摩擦力;Fg为启动时总惯性力;W为运动部件总重力。
回转驱动力矩Mq:
Mq=Mm+Mg;Mm为总摩擦力矩;Mg为各回转运动部件的总惯性力矩,
Mg=J0?ω?t
(3)不卡死条件:偏重力矩——悬伸端最大行程且最大抓重时对机身回转轴的静力矩。
偏重臂大小:L=GiLiGi,其中Gi为零部件和工件质量;Li为他们到机身回转轴距离。
偏重力矩:M=WL
平衡条件:FN1、FN2为支撑力,h高度的导套故:FN1h=WL;FN1=FN2=LhW;
自由下降条件:W>Fm1+Fm2=2FN1·f=2LhW·f →h>2fL——(f为导套摩擦系数)
(4)臂部典型机构:臂部伸缩机构;手臂俯仰运动机构;手臂回转与升降机构。
(5)平衡方法:质量平衡法、弹簧平衡法、气动和液动平衡法。
5,腕部及手部结构
(1)腕部基本形式和特点
驱动方式——直接驱动、远程驱动
转动方式——滚转R(360°)、弯转B(<360°)
腕部自由度——单、双、三
(2)腕部典型结构——单自由度回转运动手腕、双回转油缸驱动腕部、齿轮传动二自由度腕部、液压直驱动三自由度手腕、齿轮链轮传动三自由度手腕。
(3)手部特点:可拆卸、末端执行器、通用性差、独立部件。
(4)手部分类:用途——手爪、工具(专用工具,如喷枪);
夹持原理——机械手抓、磁力手抓、真空手爪;
手指或吸盘数目——二指节及多指节,单关节及多关节,单吸盘及多吸盘;
智能化——普通爪,智能爪。
(5)典型结构:机械手爪——驱动:气动(广泛应用)、液动、电动、电磁
——爪钳:V型、平面
——传动:平行连杆式手爪、齿轮齿条式手爪、拨杆杠杆式手爪、
滑槽式手爪、重力式手爪
——磁力吸盘、真空吸盘(气流负压、挤气负压)、自适应吸盘、
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