工业机器人基础及应用 课件 ch01 认知机器人本体.pptx

认知机器人本体第一章工业机器人基础及应用高等院校公共课系列精品教材

工业机器人的结构通常由四大部分组成，即机械机构、驱动系统、感知系统和控制系统。认知机器人本体

1）机械机构机械机构是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体而形成的开环运动学链系。2）驱动系统使各种机械部件产生运动的装置为驱动系统。驱动源可以是气动的、液压的或电动的。4）控制系统控制系统通过获取的信息确定机械部件各部分的正确运行轨迹、速度、位置和外部环境，使机械部件的各部分按预定程序在规定的时间开始和结束动作。3）感知系统感知系统是由一个或多个传感器组成。传感器是将有关机械部件的内部信息和外部信息传递给机器人的控制器。认知机器人本体

01PARTONE机器人的机械机构

1.1机器人的机械机构由于应用场合的不同，机器人的结构形式多种多样，各组成部分的驱动方式、传动原理和机械结构也各有不同。通常根据机器人各部分的功能，其机械部分主要由以下几部分组成，如下图所示。

01手部机器人为了进行作业，在手腕上配置了操作机构，也称为手爪或未端操作器、末端执行机构等。03臂部连接机身和手腕的部分，主要作用是改变手部的空间位置，满足机器人的作业空间，并将各种载荷传递到机身。02手腕连接手部和臂部的部分，主要作用是改变手部的空间方向和将作业载荷传递到手部。1.1机器人的机械机构04机身机身是机器人的基础部分，起支撑作用。对于固定式机器人，机身直接连接到地面基础上:对于移动式机器人，机身则安装在移动机构上。

02PARTONE机器人的驱动系统

01液压容易达到较高的单位面压力(常用油压为25~63kg/cm2)液驱动装置体积较小，可以获得较大的推力或转矩。02液压驱动系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置精度。03液压传动中，力、速度和方向比较容易实现自动控制。04液压驱动系统采用油液作介质，具有防锈性和自润滑性能，可以提高机械效率,使用寿命长。1.2机器人的驱动系统液压驱动1机器人的驱动系统采用液压驱动，有以下优点:

1.2机器人的驱动系统液压驱动1液压驱动系统有以下缺点:010302油液的黏度随温度变化而变化，影响工作性能，高温容易引起燃烧、爆炸等危险。液体的泄漏难以克服，要求液压元件有较高的精度和质量，故造价较高。需要相应的供油系统，尤其是电液伺服系统要求有严格的滤油装置，否则会引起故障。04液压驱动方式的输出力和功率大，能构成何服机构，常用于大型机器人关节的驱动。

01压缩空气黏度小，容易达到高速(1m/s)。02利用工厂集中的空气压机站供气，不必添加动力设备。03空气介质对环境无污染，使用安全，可直接应用于高温作业。04气动元件工作压力小，故制造要求也比液压元件低。1.2机器人的驱动系统气压驱动2与液压驱动相比，气压驱动有以下优点:

1.2机器人的驱动系统气压驱动2气压驱动有以下缺点:010302压缩空气常用压力为4~6kg/cm2，若要获得较大的出力，其结构就要相对增大。空气压缩性大，工作平稳性差，速度控制困难，要达到准确的位置控制很困难。压缩空气的除水问题是一个很重要的问题，处理不当会使钢类零件生锈，导致机器人失灵。此外，排气还会造成噪声污染。

1.2机器人的驱动系统电动机驱动3(1)普通交、直流电动机驱动需加减速装置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大，适用于中型或重型机器人。伺服电动机和步进电动机输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型机器人。(2)交、直流伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机则主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。功率在1KW以下的机器人多采用电动机驱动。

03PARTONE机器人的感知系统

1.3机器人的感知系统感知系统主要靠具有感知不同信息的传感器构成，属于硬件部分，包括视觉、听觉触觉及味觉、嗅觉等传感器。在视觉方面，目前多利用摄像机作为视觉传感器，它与计算机相结合，并采用电视技术，使机器人具有视觉功能，可以“看到”外界的景物，经过计算机对图像的处理，就可对机器人下达如何动作的命令。这类视觉传感器在工业机器人中，多用于识别、监视和检测。机器人的听觉功能，就是指机器人能够接收人的语音信息，经过语音识别、语音处理语句分析和语义分析，最后做出正确回答。语音识别系统一般由传声器、语音预处理器计算机及专用软件所组成。

1.3机器人的感知系统ASIMO是本田公司开发的类人型机器人，ASIMO是Advanced(新纪元)、Stepin(进入)、Innovative(创新)、Mobility(移动工具)的缩写。ASIMO可以行走自如，进行诸如“8”字形行走、上下台阶、弯腰等各项“复杂”动作;并可以随着音乐翩翩起舞，还能以6km/h的速度奔跑。此外，ASIMO还能与人类